Виды полимеров, применяемые для производства пластмассовых труб

Виды полимеров, применяемые для производства пластмассовых труб
Пт20.10

Металлические трубы до сих пор широко применяются, хотя практически повсеместно идет планомерная замена их на трубы из полимерных материалов. Однако, полимеры бывают разные, соответственно, трубы из них отличаются по своим свойствам весьма существенно. Об этом мы и поговорим в данной статье.

1. ПВХ (PVC, поливинилхлорид) – широко применяемый в производстве пластмассовых труб вид пластика, в том числе и для производства напорных труб (с середины 1930-х гг). В настоящее время почти везде вышли из употребления, в основном, из-за несоответствия современным гигиеническим и экологическим требованиям. Пластик ПВХ выделяет вредные вещества (особенно в нагретом состоянии), в том числе канцерогены вроде хлорэтилена. Кроме того, при горении ПВХ образуется много токсичных хлорорганических соединений. Немаловажно, что данный материал отличается низкой морозостойкостью, и по другим показателям также уступает другим, более современным материалам для производства труб. В результате трубы из ПВХ в настоящее могут применяться только для канализации или холодного водоснабжения в магистральных сетях.

2. ПНД (полиэтилен низкого давления, он же полиэтилен высокой плотности HDPE) – весьма популярный сегодня материал для производства напорных труб, вследствие дешевизны и относительно несложной технологии производства. Массовое производство пластмассовых труб из полиэтилена началось в 1950-х гг. Они применялись при прокладке систем водо- и газоснабжения, водоотведения, вентиляции и трубопроводах иного назначения. Трубы ПНД весьма долговечны, химически инертны, отличаются высокой гладкостью внутренних стенок, морозостойкостью. Пластичность полиэтиленовых труб определяет их устойчивость к замерзанию – они не лопаются, а после оттаивания восстанавливают свою форму.

К недостаткам труб ПНД можно отнести низкую стойкость к высоким температурам (выше 50 градусов), слабую устойчивость к ультрафиолету, не слишком высокую сопротивляемость механическим нагрузкам (особенно при повышенных температурах), высокую кислородопроницаемость. В то же время ПНД широко применяется некоторыми крупными производителями пластиковых труб, находящими способы устранения указанных недостатков или снижения их влияния (добавления армирующих нитей, использование многослойной конструкции труб и др.). Это марки Изопрофлекс Арктик, Упонор Супра и некоторые другие.

3. ПВД (полиэтилен высокого давления, он же полиэтилен низкой плотности) – отличается более высокой эластичностью по сравнению с ПНД, поэтому трубы из него часто делают армированными специальными полимерными нитями. ПВД также считается более экологически чистым (вследствие меньшего количества использованных при производстве добавок), поэтому применяется в производстве пластмассовых труб для более ответственных сегментов сетей водоснабжения. Однако, в целом, достоинства и недостатки этого материала аналогичны ПНД.

4. Сшитый полиэтилен (поперечно-сшитый полиэтилен, PEX) – материал, полученный в результате попыток решить ряд проблем, связанных с недостатками полиэтиленовых труб, разработан в 1960-х гг. В частности, для повышения термостойкости и улучшения механической прочности, в данном случае применяются методы поперечной сшивки параллельных цепочек молекул полиэтилена.

Разработаны и применяются 4 основных метода производства сшитого полиэтилена:

1. Пероксидный. Нагрев в присутствии органических пероксидов или гидропероксидов (производных перекиси водорода). Полученный таким образом сшитый полиэтилен маркируют PEX-a.

2. Силановый. Обработка полиэтилена органосиланидами – кремнийорганическими соединениями, основная часть которых после реакции вымывается водой. Таким образом полученный сшитый полиэтилен получает название PEX-b.

3. Азотный, который практически не применяется в настоящее время.

4. Электронный (или радиационный) – облучение готовой полиэтиленовой трубы электронным или гамма-излучением. Этот способ является физическим (в отличие от предыдущих – химических). Такой сшитый полиэтилен называется PEX-c.

В результате полимер значительно меняет свои свойства – он становится более жестким и механически прочным (сохраняя при этом в значительной мере гибкость), более устойчивым к высоким (и низким) температурам. Теперь он может использоваться в производстве пластмассовых труб для систем отопления и горячего водоснабжения (до температуры 95 градусов и давления 1 МПа).

Улучшаются такие характеристики как усталостная прочность, стабильность формы, трещиностойкость, ударопрочность, износостойкость и др.

Однако, целый ряд недостатков полиэтилена сохраняют и трубы PEX. Это

  • повышенная кислородопроницаемость,
  • слабая химическая стойкость (в том числе к ПАВ, являющихся главными компонентами обычных моющих средств, а также к хлору и др.),
  • невысокая стойкость к свету и УФ-излучению,
  • большое количество примесей, некоторые из которых являются весьма вредными для человека.

К общим недостаткам полиэтилена в данном случае присоединяются недостатки, характерные уже именно для сшитого полиэтилена. Главный из них – потеря термопластичности. Сшитый полиэтилен (в отличие от обычного полиэтилена) – термореактивный полимер, разлагающийся при нагревании. Практическое следствие – невозможность соединять трубы посредством сварки, необходимость применения только компрессионных фитингов.

Другие недостатки – более высокая стоимость, различие свойств, обусловленное разными методами сшивки, большая жесткость труб, не позволяющая поставлять в бухтах трубы больших диаметров, потенциальная угроза здоровью человека и окружающей среде из-за применения при сшивке ядовитых веществ или вредных излучений.

Тем не менее сшитый полиэтилен применяется в производстве труб таких марок как Изопрофлекс, Упонор Варио и др.

5. ПВДФ (поливинилиденфторид, фторопласт, PVDF) – замечательный материал, отличающийся высокой прочностью, малым весом, изумительной химической стойкостью и стабильностью, устойчивостью к высоким температурам (до плюс 140 градусов), возможностью соединять трубы сваркой, а также другими достоинствами. Все это обуславливает применение труб из ПВДФ в пищевой, фармацевтической промышленности, в медицинских учреждениях, био- и химлабораториях и т.п. объектах.

К недостаткам можно отнести высокую стоимость, слабую морозостойкость (хрупкость при минусовых температурах) и некоторые другие.

6. Полипропилен (PP) – широко применяемый для производства напорных труб материал. Он очень прочен, химически устойчив, обладает низкой теплопроводностью и другими достоинствами пластиковых труб.

К важным недостаткам полипропиленовых труб можно отнести следующие (некоторые из которых являются общими для всех материалов полиолефиновой группы):

  • слабая стойкость к солнечному свету,
  • повышенная жесткость, не позволяющая поставлять PP-трубы в бухтах,
  • высокий коэффициент линейного расширения, в сочетании с предыдущим пунктом предопределяющий необходимость использования специальных компенсаторов,
  • низкая термостойкость (при температуре рабочей среды 95 градусов и постоянном давлении труба вряд ли прослужит дольше 5 лет).

7. Полибутен (полибутилен, PB) – современный перспективный материал, относящийся к полимерам полиолефиновой группы (полиэтилен, полипропилен). Поскольку производители труб из полибутена вторглись на уже существующий рынок, занятый крупными производителями полимерных труб из других материалов, то о полибутене сразу стали распространяться скандальные мифы, при ближайшем рассмотрении оказывающиеся совершенно несостоятельными и несоответствующими широко известным фактам.

В частности, нередко утверждается, что полибутен – непрочный, недолговечный материал, склонный к повышенной хрупкости (и образованию трещин. И что по этой причине в США и Канаде произошел в 1990-е годы ряд скандалов с протечками полибутеновых труб, в результате чего якобы в этих странах (и в Европе) полибутеновые трубы теперь практически не применяются.

На самом деле факты говорят об ином. В американских скандалах с протечками выяснилось, что нарушение целостности произошло по причине широкого использования для монтажа трубопроводов клеевых полиацетатных фитингов, причем несоответствующих по размеру трубам. Потекли соединения труб с фитингами, а сами трубы остались целыми! Более того, никаких подобных историй «с многомиллиардными исками» в Европе не происходило, так как в европейских странах практически не используются полиацетатные фитинги, а полибутеновые трубы соединяются сваркой. Сведения о малой распространенности полибутеновых труб в Европе тоже не соответствуют действительности. Например, в 2006 году в Великобритании длина проложенных полибутеновых труб превысила длину труб из сшитого и обычного полиэтилена.

Простой взгляд на химический состав и природу полибутена позволяет осознать, что никакой особенной радикальной хрупкостью или химической уязвимостью (например, к хлору – это еще одна байка про полибутен) этот материал по сравнению со своими аналогами (полиэтиленом, как сшитым, так и обычным, полипропиленом) отличаться не может.

Различия касаются, в основном, некоторых физических параметров, что обусловлено более удачным строением полибутена по сравнению с полиэтиленом и полипропиленом. У полибутена более разветвленная молекулярная цепочка, что, с одной стороны придает ему немного большую прочность и термостойкость (чем у аналогов), а с другой, позволяет сохранить гибкость и эластичность. В результате полибутен оказывается таким же эластичным и гибким, как полиэтилен (ПНД и ПВД), но при этом таким же (и даже чуть более) прочным, долговечным и термостойким, как полипропилен и сшитый полиэтилен. В то же время полибутен сохраняет термопластичность (в отличие от сшитого полиэтилена) и отличается минимальным коэффициентом линейного расширения и максимальным значением MRS (долговременной прочности).

Недостатки полибутена аналогичны недостаткам других материалов той же группы полимеров (полиолефинов). Это кислородопроницаемость (решаемая применением т.н. «кислородного барьера» – специального покрытия, препятствующего диффузии кислорода через стенки трубы); невысокая устойчивость к свету и УФ, решаемая как применением различных покрытий, так и добавлением в материал трубы различных стабилизирующих веществ; относительно слабая термостойкость, не позволяющая применять полибутеновые трубы в высокотемпературных системах (с температурами свыше 110 градусов), но она все же чуть выше, чем у некоторых аналогов, что позволяет использовать полибутеновые трубы в обычных системах теплоснабжения и горячего водоснабжения; уязвимость к действию агрессивных химических веществ (того же хлора), что решается применением специальных антиоксидантов при производстве труб и сегодня уже не представляет той же проблемы, что 50 лет назад.

Иными словами, никаких чудесных свойств полибутен, конечно, не демонстрирует, но при этом и демонических недостатков тоже лишен, выигрывая у аналогов в ряде нюансов и сочетании качеств.

Все эти данные легко доступны в сети и любой желающий может ознакомиться с характеристиками полибутена, результатами различных испытаний и сравнить все показатели с такими же показателями для других материалов.

Полибутен широко применяется в производстве пластмассовых труб компании Термафлекс – как труб в теплоизоляции марки Флексален, так и неизолированных напорных труб для водоснабжения и водоотведения.



Другие записи

Чт08.11
Применение труб Изопрофлекс в загородном частном строительстве

Применение труб Изопрофлекс в загородном частном строительстве

Современная строительная индустрия развивается быстрыми темпами. Конструкция трубопроводов тепловых сетей радикально изменилась. Еще десять-двадцать лет назад многие представить не могли, что на смену обычным стальным трубам придут пластиковые. И уж тем более, что такие технологии станут доступны простым гражданам, строящим дачу или загородный дом.

Пн15.10
Комплексные решения с применением гибких предварительно изолированных трубопроводов

Комплексные решения с применением гибких предварительно изолированных трубопроводов

Развитие подхода к реконструкции уже имеющихся и созданию новых сетей теплоснабжения и ГВС, в определенном смысле, бросает вызов производителям. Сейчас уже не достаточно предложить просто трубу, а как с ней обойдутся дальше – “не наша забота”. Широкий ассортимент фитингов и комплектующих, техническая поддержка, помощь в проектировании,  таблицы и программы расчетов гидравлического сопротивления, наконец шеф-монтаж на объекте - все это стало визитной карточкой лидеров Российского рынка гибких предизолированных труб, таких как Полимертепло, Термафлекс, Упонор и ТВЭЛ.

Пн17.09
Труба Упонор для отопления: плюсы и минусы

Труба Упонор для отопления: плюсы и минусы

Труба Упонор для отопления – отличное решение для большинства отопительных систем. При строительстве различных сооружений часто возникает необходимость подключить к одному источнику несколько локальных систем теплоснабжения – например, несколько хозяйственных построек к котлу, расположенному в основном коттедже.

Ср22.08
Нетрадиционное использование пластиковых труб

Нетрадиционное использование пластиковых труб

Как часто бывает с гениальными изобретениями, неожиданно оказалось, что трубы – это не только трубы...

Пт17.08
Аналоги Изопрофлекс

Аналоги Изопрофлекс

Для многих хозяев, возводящих на своей территории новый дом, или хозяйственную постройку, актуальны вопросы подключения нового строения к уже имеющейся теплосети. И здесь существует масса аналогов Изопрофлекс – гибких полимерных труб в теплоизоляции.

Посмотреть все материалы