Сшитый полиэтилен что это такое

Что такое “сшитый” полиэтилен? Как “сшивают” полиэтилен? Для чего сшивают полиэтилен?

Полиэтилен – очень распространённый в промышленности и быту полимер, получаемый методом полимеризации Этилена. С обычным полиэтиленом ассоциируется множество предметов обихода. Популярность полиэтилену придали его дешевизна и выдающиеся химические и физические свойства. Он не дорог в производстве, нетоксичен, физиологически инертен, легко обрабатывается, водонепроницаем, имеет высокую химическую стойкость, практически не корродирует, обладает приемлемой механической и отличной диэлектрической прочностью и т.д. Неудивительно, что полиэтилен занимает первое место в мире по объёмам производства среди всех органических веществ! Для дополнительного улучшения физических свойств полиэтилена и расширения сферы его применения учённые придумали технологию, называемую “сшивкой”.

“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.

Говоря сухим научным языком, сшивка полиэтилена – это процесс связки звеньев его молекул в широкоячеистую трехмерную сетку, путём образования поперечных связей. Звучит непонятно? На самом деле всё просто, давайте рассмотрим этот процесс подробнее.

Из школьного курса химии мы помним, что все вещества состоят из атомов, которые, в свою очередь, группируются в молекулы. От того, насколько прочной будет связь между атомами, напрямую зависят свойства вещества. Будет ли оно твёрдым, жидким или газообразным, будет ли оно активно вступать в химические реакции или будет стабильным (инертным, химичеки неактивным), будет ли оно гореть и т.д. – всё зависит от прочности и структуры химических связей между атомами вещества.

Для того, чтобы понять физико-химические процессы, происходящие при сшивке полиэтилена, необходимо напомнить, что такое полимеры и как они образуются. Рассмотрим простое органическое вещество: Этилен (C2H4). Этилен представляет из себя бесцветный горючий газ со слабым запахом. Его молекула состоит из двух атомов углерода (C) и двух атомов водорода (H). Углерод в молекуле этилена способен образовывать четыре прочные химические связи, а водород только одну (химические связи между атомами принято обозначать штрихами). Молекула Этилена самодостаточна, она не имеет свободных атомов, все химические связи находятся “при деле”. У этилена наиболее крепкой является связь между атомами углерода, так как она двойная, а связи углерода с водородом не очень прочны. Двойная связь между атомами углерода тоже имеет особенности: одна из связей менее крепкая чем другая. Запомним эту особенность, она нам чуть позже понадобится.

Чтобы разорвать любую химическую связь между атомами нужно преодолеть силу межатомного притяжения. Сделать это можно с помощью дополнительной энергии, сообщённой (переданной) атомам, при чём эта энергия должна быть больше, чем энергия межатомного взаимодействия. И не важно, каким путём (химическим или физическим) будет осуществляться воздействие. Главное – чтобы оно было достаточным! Нагрев – простейший пример сообщения веществу дополнительной энергии. Именно поэтому многие химические реакции протекают только при высоких температурах.

В случае с этиленом одного нагрева оказывается недостаточно, но существует ряд других способов, позволяющих частично разорвать двойную связь между атомами углерода, вытягивая молекулу этилена в двухзвенную цепочку. Каждое звено этой цепочки называют мономером, от греческого слова “монос” – один и “мерос” – часть. Почему мы говорим о частичном разрыве? Потому что фактически из двух связей разрывается только одна, менее прочная. А дальше начинает происходить интересное: каждая из этих полуразорванных молекул, обладая двумя свободными и готовыми для соединения химическими связями стремится их задействовать. При этом мономеры начинают соединяться друг с другом последовательно, образуя своеобразную бесконечную цепочку, превращаясь по сути в одну макромолекулу, которую и называют полимером (от греческого “Поли” – много и “мерос” – часть). Похожим образом образуются и другие полимеры (полипропилен, поливинилхлорид, политетрофторэтилен и т.д.) цепочки которых могут иметь схожее или более сложное строение.

Наконец мы дошли и до самой сшивки. Сшивка полиэтилена – ни что иное, как способ соединения отдельных цепочек полимера между собой. Если после полимеризации мы получаем как-бы отдельные нити вещества, то с помощью сшивки мы соединяем эти нити в сеть. Понятно, что любая ткань гораздо прочнее отдельных ниток, из которых она состоит, поэтому сшитый полиэтилен становится более прочным и тугоплавким и способен выдержать более высокую температуру, чем его обычный, несшитый аналог.

Для осуществления процесса сшивки необходимо разорвать некоторые второстепенные межатомные связи у каждой цепочки и использовать их затем для соединения цепочек между собой. Сделать это можно разными способами, но все они делятся на два вида: физический и химический. Заметим, что при воздействии на полиэтилен легче всего разрываются менее прочные химические связи, каковыми являются связи между углеродом и водородом. При этом связь углерод-углерод, как более прочная остаётся целой и сама полимерная цепочка при сшивке не повреждается.

Для получения сшитого полиэтилена в условиях современного производства выделяют три наиболее распространённых метода сшивки: пероксидный, силановый и радиационный. Первые два – типичные химичекие, а третий – физический метод. Принципиальных различий между разными способами сшивки нет: просто в одном случае для разрыва связей задействуется внутренняя химическая энергия веществ, а в другом – энергия заряженных частиц (электронов). Но в технологическом плане разница существует.

Химическая сшивка более дорогая, но и более полная. При пероксидном способе сшивается до 90% всего количества полиэтилена, тогда как при радиационном облучении – не более 70-75%. Однако для изготовления термоусаживаемых трубок радиационный способ применяется гораздо чаще. Во-первых для производства качественной термоусадки 75%-ная сшивка – вполне достаточный показатель, а во-вторых, помимо экономической выгоды способ сшивки с помощью радиационного облучения обладает двумя важными для промышенного производства достоинствами – высокой производительностью и технологичностью!

Посмотрите на рисунки. При облучении полиэтилена потоком высокоэнергетических заряженных частиц (рентгеновское или гамма излучение), генерируемых специальным акселератором (ускорителем), некоторые атомы водорода отщепляются от полимерных цепочек. Нескомпенсированные свободные связи атомов углерода тут же стремятся вновь вступить в реакцию, но уже не с водородом, а друг с другом, “сшиваясь”, образуя между собой дополнительную прочную связь. “Лишние” атомы водорода так же взаимодействуют между собой, выделяясь в видемолекулярного водорода (H2).

В результате появляется прочная трёхмерная сеть из полимерных цепочек этилена. Вещество как бы переходит из аморфного состояния в кристаллическое, ведь упорядоченную сетчатую структуру сшитого полиэтилена вполне можно сравнить с кристаллической решеткой многих твёрдых веществ. Вот почему этот процесс называется поперечной сшивкой полиэтилена, хотя иногда встречается и другие термины: модифицированный полиэтилен, радиационно-модифицированный полиэтилен, радиационно-сшитый полиэтилен и т.д.

После сшивки, кроме увеличения температуры полавления, материал приобретает ещё одно ценное свойство – “память” формы, так как из аморфного куска пластассы он превращается в вещество с чёткой структурой внутри. Растягивая подогретый модифицированный полиэтилен мы нарушаем внутреннее равновесие в его вновь образованных химических связях, вызывая упругие напряжения в его структуре. После охлаждения полиэтилен застывает, сохраняя свою новую форму. Но лишь только его снова нагреют, полиэтилен стремится вернуться в первоначальное, равновесное состояние, в котором межмолекулярные связи чувствуют себя наиболее комфортно. Здесь будет уместна аналогия с детскими качелями. Представьте, что Вы сильно отклонили качели сторону и мгновенно заморозили их в куске льда. Лишь только лёд растает, качели вернутся в своё естественное положение.

В большей или меньшей степени метод сшивки применим и ко многим другим полимерам. Те же термоусаживаемые трубки производят не только из полиэтилена, но и из поливинилхлорида, полиэтилентерефталата, поливинилиденфторида, политетрафторэтилена, силикона и т.д. Правда некоторые полимеры требуют иного подхода к процессу сшивки. Не всегда можно обойтись только радиационным облучением, иногда применяют и химическую сшивку.

Сшитый полиэтилен используют не только для производства термоусаживаемых трубок и термоусаживаемых перчаток. Без сшитого полиэтилена или полипропилена сейчас невозможно представить полимерные водонапорные водопроводные трубы, которые пришли на смену ржавеющим железным. С холодной водой всё понятно, но вот горячую воду труба из обычного полиэтилена долго выдержать не может – расплавится! А сшитому эта задача вполне по плечу! Кстати, термоусаживаемая плёнка для вакуумной упаковки пищевых продуктов – это тоже результат сшивки полимеров!

Сшитый полиэтилен

Сшитый полиэтилен (или ПЕх (PEx), где х – не буква, а обозначение сшивки) – это полимер с модифицированной структурой молекулярных связей, основой которого является полимеризированный под высоким либо низким давлением этилен. Является наиболее плотным среди других полиэтиленовых материалов и имеет более высокие технические показатели. Используется для изготовления наиболее прочных полимерных изделий, выдерживающих различные нагрузки механического, химического либо геофизического происхождения. Кроме того, многие изделия являются устойчивыми к высоким температурам, что позволяет использовать его в соответствующих условиях.

Основные свойства

Свойства сшитого полиэтилена исходят из возможностей его полимерной основы и особенностей молекулярного строения.

Строение

Обычный полиэтилен состоит из крупных молекул с множеством свободных ответвлений, свободно «плавающих» в пространстве. Именно поэтому при множестве положительных свойств он все же является довольно мягким материалом, имеющим сравнительно низкую температуру плавления. Создатели сшитого полиэтилена смогли ликвидировать этот недостаток, укрепив структуру материала при сохранении его положительных характеристик.

Сшитый полиэтилен имеет широкоячеистую сетчатую структуру молекулярных связей. Она образована путем появления в молекулярной структуре полимера наряду с продольными соединениями еще и поперечных в виде цепочек из атомов водорода, объединяющих молекулы в трехмерную сетку. Отдельные нити полиэтилена, получаемые реакцией полимеризации, здесь крепко связаны между собой. Такая «ткань» имеет гораздо большую молекулярную плотность и больший удельный вес, а также намного прочнее «волокнистого» собрата как в механическом, так и в физико-химическом смысле.

Читайте также:  Вентили для радиаторов отопления

Технические характеристики

Кроме высокой плотности и прочности, сшитый полиэтилен обладает рядом оригинальных свойств, благодаря которым полиэтиленовые изделия внедрились практически во все области деятельности современного человека. Сшивка молекул дала ему:

  • Главное – повышение температуры плавления. Модифицированный полимер размягчается при повышении температур более 150-ти 0C, плавится при 200 0C и горит при 400 0C с разложением на воду и углекислый газ.
  • Со сшивкой увеличилась жесткость и прочность на разрыв с одновременным уменьшением величины удлинения на разрыв.
  • Этот материал не меняет свойств при резком изменении окружающих условий, чем сходен даже с такими прочными металлами, как сталь.
  • Стойкость его к химическим реагентам и биологическим разрушителям очень велика,
  • По сравнению с простым полиэтиленом сшитый обладает более высокой гидро-и пароизоляцией,
  • Появилась возможность «памяти формы», при которой полимер поменял свойство пластичности на эластичность.

ИНТЕРЕСНО! Если разогретый предмет из сшитого полиэтилена каким-либо образом деформировать и остудить в деформированном состоянии, то он какое-то время будет сохранять новую форму. Но при последующем разогревании он будет стремиться восстановить равновесное состояние межмолекулярных связей, возвращая себе первоначальную форму.

Недостатки

Существенными недостатками сшитого полиэтилена являются следующие свойства:

  • Как и для других полимеров этилена, он начинает медленно разрушаться под действием солнечных лучей,
  • Отрицательное действие кислорода при проникновении его в структуру материала.

Оба недостатка устранимы с помощью покрытия изделий защитными оболочками из других материалов либо нанесением слоя краски.

Производители

Одним из самых заметных на сегодня производителей труб из сшитого полиэтилена является бренд STOUT. Вся продукция производится на современном оборудовании в Европе на тех же заводах, где заказывают свой товар бренды премиум-сегмента.

Трубы STOUT существенно дешевле, но не уступают по качеству более дорогим: покупателю нет смысла переплачивать за громкое имя бренда. Клиент платит за качество и надежность, получая все это в полной мере. Изделия адаптированы для условий эксплуатации в нашей стране, монтаж легок и не занимает много времени.

Производство

Технологии сшивки

Сшивка полиэтилена проводится химическим либо физическим способом по одной из следующих технологий:

  1. Химическим пероксидным методом (PEx a) получают очень качественные, но достаточно дорогие изделия. В качестве реактива здесь используется перекись водорода. Процесс идет при температуре около 200 0C. Сшивка получается наиболее равномерной, так как количество сшитых молекул в общем количестве составит до 85%.
  2. Химическим силановым методом (PEx b) получают сшитый полиэтилен в присутствии силана, катализаторов и воды. Этот метод самый распространенный, хотя процент сшивания здесь составляет всего 65-70%.
  3. Физическим радиационным (PEx c). Эта сшивка проводится путем прогонки полиэтиленовой массы через ускоритель электронов, где проходит воздействие на нее рентгеновского либо гамма-излучения. При этом вступают в реакцию свободные атомы, но не углерода с водородом, а одноименные между собой, образуя новые связи. Степень сшивки получается примерно 60%.
  4. Химическим азотным (PEx d), с помощью радикалов азота, получают качество сшивки до 70%. Этот метод используется редко, так как требует достаточного времени и определенных условий протекания реакции.

Сравнение свойств по типу сшивки

Сшитый полиэтилен, прошедший любую из названных технологий сшивки, получает упорядоченную сетчатую структуру, сходную по свойствам с кристаллической решеткой твердых веществ. Однако в каждом случае полученный материал имеет свои небольшие отличия:

  • Как уже отмечено, наиболее равномерная сшивка пероксидная, хотя и менее продуктивная, и более дорогая,
  • Пероксидный способ неприменим к изготовлению многослойных труб,
  • Наиболее быстро получается готовая продукция при силановом способе,
  • Самый простой процесс и дешевое сырьё используются в радиационном способе,
  • Силановый способ дает наиболее плотный, но и наименее гибкий материал.

ВНИМАНИЕ! Не всегда большой процент сшивки является определяющим показателем для выбора технологии. Например, изготовление термоусаживаемых трубок обычно ведется именно радиационным методом, так как в этом случае процент сшивки вполне достаточен, а производительность и экономичность способа выигрывают перед другими.

Область применения

Сшитый полиэтилен обладает универсальными свойствами как прочности, так и стойкости к различным разрушающим явлениям, включая высокую температуру. Именно поэтому область его применения охватывает все места, где требуются именно такие свойства:

  • Для изготовления напорных труб для холодного либо горячего водоснабжения,
  • В производстве элементов систем отопления,
  • Для изоляции кабелей высокого напряжения,
  • При создании специальных стройматериалов и как элемент изделий конструкционного назначения.

Где применяют сшитый полиэтилен, как его выбрать, плюсы и минусы материала

Здравствуй, дорогой читатель! Модификация молекулярной структуры избавила полимерные материалы от основного недостатка — термопластичности — и позволила им эксплуатироваться в условиях повышенных температур. Один из таких материалов — сшитый полиэтилен. О том, как его сшивают и где применяют, я и хочу рассказать в этой статье.

Что это такое

Сшитым называется полиэтилен с модифицированной сетчатой структурой. Его молекулы соединены между собой дополнительными боковыми связями. Сшивка обеспечивает материалу максимальную плотность, снижает его термопластичность.

Сфера применения

Сшитые полиэтиленовые продукты находят применение в производстве:

  • напорных водопроводных труб;
  • деталей трубопроводов горячего водоснабжения;
  • газопроводных труб для подземной прокладки;
  • элементов систем отопления;
  • защитных рукавов кабельных сетей высокого напряжения;
  • различных деталей и элементов в приборостроении;
  • специальных стройматериалов.

Технические характеристики сшитого полиэтилена

  1. Плотность 0,94 г/м³.
  2. Прочность на разрыв 22–27 МПа.
  3. Относительное удлинение при разрыве 350–550 %.
  4. Модуль упругости более 550 МПА.
  5. Ударопрочность 441 кДЖ/см².
  6. Твердость по Шору 64.
  7. Твердость по Вика 124,5 ºС.
  8. Диапазон рабочих температур -100…+100 ºС.
  9. Температура:
  • размягчения — 150 ºС;
  • плавления — 200 ºС;
  • горения — 400 ºС.
  1. Коэффициент линейного расширения 1,4*10⁻⁴ (ºС⁻¹).
  2. Коэффициент теплопроводности 0,35–0,41 Вт/мºС.
  3. Класс горючести — Г4.
  4. Класс воспламеняемости — В3.
  5. Класс по токсичности продуктов горения — Т3.

Материал подразделяется на виды в зависимости от способа его сшивки:

  1. Пероксидный. Сшит с помощью пероксида водорода. Процесс идет под давлением, охватывает до 85 % молекул.
  2. Силановый. Сшитый химическим способом, когда сырье насыщают органическими силанидами и гидратируют. Образованный полимер обладает до 70 % сшитой структуры.
  3. Радиационный. При сшивке на полимер воздействуют энергией ионизирующего облучения. Доля сцепленных молекул составляет до 60 %.
  4. Азотный. Для сшивки используются азотные соединения. Структура полиэтилена при таком способе сшита на 70 %.

Срок службы

Максимальный срок службы изделий из сшитого полиэтилена составляет 50 лет.

Преимущества и недостатки

Изделия из сшитого полиэтилена обладают следующими преимуществами:

  • высокая прочность на разрыв и растяжение;
  • износостойкость;
  • трещиностойкость;
  • морозостойкость;
  • диэлектрические свойства;
  • устойчивость к коррозии;
  • легко выдерживают воздействие высоких температур;
  • высокая стойкость к воздействию химикатов;
  • биологическая стойкость.

К недостатком можно отнести:

  1. Неустойчивость к воздействию ультрафиолета.
  2. Способность к окислению при проникании кислорода в структуру материала. Чтобы нивелировать этот недостаток, материал покрывают пленкой из этиленвинилового спирта: она снижает диффузию внешнего слоя.

Что лучше — сшитый полиэтилен или металлопластик

У изделий из сшитого полиэтилена, полипропилена и металлопластика много одинаковых характеристик:

  • коррозийонная стойкость;
  • эластичность;
  • прочность;
  • долговечность;
  • удобный монтаж.

Но трубы из металлопластика быстрее нагреваются, имеют большую теплопроводность. Это преимущество для использования их в системах отопления. Однако у металлопласта разный коэффициент линейного расширения слоев, что может привести к расслоению стенки. Не выдержит он и несколько циклов замораживания и размораживания, его просто разорвет.

Всех этих недостатков лишены изделия из сшитого полиэтилена. Но монтировать их нужно с осторожностью, чтобы не повредить слой антидиффузной защиты на внешней стороне.

Технология производства труб из сшитого полиэтилена

Полиэтилен в расплавленном виде поступает в экструдер, где выдавливается через формующее отверстие. Далее заготовка двигается по ленте конвейера в калибратор, во время движения подвергается воздействию проточной воды, которая постепенно ее охлаждает. Калибратор придает изделию окончательную форму. После этого заготовка поступает на линию пореза, где отрезаются хлысты нужной длины.

Метод сшивки РЕХ труб

Трубная продукция РЕХ выпускается из разных видов сшитого полиэтилена и отличается по своим характеристикам. Виды маркировок:

  1. РЕ-Ха. Сшиты пероксидным методом. Равномерная структура с наибольшим количеством сшитых молекул, прочные и безопасные для здоровья человека.
  2. РЕ-Хb. Сшиваются силановым методом. Не менее прочные изделия, чем пероксидные полиэтиленовые трубы, но более жесткие, хуже восстанавливают первоначальную форму. Некоторые их разновидности содержат химические вещества и предназначаются только для изготовления кабельной оболочки. Поэтому при выборе водопроводных труб нужно ориентироваться по данным в гигиеническом сертификате;
  3. РЕ-Хс из радиационного сшитого полиэтилена более жесткие, склонные к заломам и уступают по равномерности структуры пероксидным материалам.

Советы, как выбирать

Выбор труб должен начинаться с визуального осмотра. Они должны иметь гладкую поверхность. Незначительная волнистость, наличие продольных полос допустимы при условии, что они не утолщают стенку больше разрешенных значений. Кроме того, трубы должны иметь равномерную окраску, а поверхности — без трещин, пузырей, посторонних включений, раковин.

Информация по основным характеристикам труб входит в маркировку. Из нее можно узнать, какой тип сшивки применялся при изготовлении, а также геометрические параметры изделия.

Популярные производители

Хорошо зарекомендовала трубная продукция следующих брендов:

  1. TECEflex (Германия). Компания выпускает трубы марки РЕ-Хс. Сшивка осуществляется электронно-лучевым методом. Для антидиффузионной защиты применяется этиленвинилалкоголь. Он образует кислородозапирающий слой, стойкий к механическим повреждениям.
  2. UNIDELTA (Италия). Изготавливает трубы с внутренним защитным слоем EVOH, сшитые силановым способом.
  3. REHAU (Германия). Компания производит изделия из пероксидного полиэтилена с наружным антидиффузионным покрытием, окрашенным в красный цвет.

Примерная цена

Материалы из сшитого полиэтилена дешевле полипропиленовых изделий, также применяющихся для сборки водопровода и отопительных систем. Стоимость труб РЕХ зависит от метода сшивки полиэтилена.

Способы соединения

Полиэтиленовые трубы соединяются тремя способами:

  1. Компрессионными фитингами. Фасонные детали компрессионного типа более просты в монтаже и могут использоваться для сборки трубопроводов подачи холодной и горячей воды.
  2. Пресс-фитингами. С помощью напрессовочных фитингов получают неразъмные стыки деталей. Благодаря свойству материала восстанавливать форму после деформации полимерные молекулы в зоне стыка распрямляются после опрессовки и заполняют все зазоры между трубой и соединительными элементами. В результате образуется трубопровод с очень надежными соединениями, не требующими дополнительного обслуживания.
  3. Электросварными муфтами. Электросварной способ способствует образованию монолитных соединений, не уступающих по прочности самому изделию.
Читайте также:  Дымоход для газовой колонки в частном доме

Особенности монтажа и эксплуатации

Полиэтиленовые трубопроводы монтируются по стандартным схемам, за исключением небольших нюансов:

  1. Трубы заносят в помещение за 2–3 часа, чтобы они прогрелись до комнатной температуры.
  2. Трубные разводки из сшитого полиэтилена желательно закрывать защитными коробами или укладывать в ниши во избежание случайных механических повреждений.
  3. Ниши и короба должны иметь запас по размеру, так как трубы из сшитого полиэтилена расширяются при нагреве.
  4. Разъемные фитинги нельзя замоноличивать в стены или бетонную стяжку пола, к ним нужно обеспечить свободный доступ для обслуживания.
  5. Место изгиба вначале разогревается строительным феном, затем заготовка помещается в оправку из досок, фанеры или других подручных материалов до полного остывания.
  6. С торцов нарезанных деталей нужно удалять заусенцы, так как они могут засорить трубопровод.
  7. Для фиксации разводок к стенам используют специальные крепежные элементы — клипсы, удерживаемые дюбелями.

Заключение

Сшивка молекулярных цепочек значительно улучшает свойства полиэтилена. Их высокие технические характеристики не вызывают сомнений даже у скептиков. Подписывайтесь на наш сайт, оставляйте комментарии, делитесь полезной и нужной информацией с друзьями в социальных сетях.

PEX — сшитый полиэтилен и его разновидности

У нас есть специальные статьи про сшитый полиэтилен, поэтому здесь мы расскажем о разновидностях этого материала не так подробно и приведём только те факты, которые позволят характеризовать эти трубы в соответствии с другими пластиковыми по различным параметрам. Но для начала несколько слов о том, что же это вообще такое — сшитый полиэтилен и почему он так называется.

Сшитый полиэтилен, который более известен как PEX, представляет собой продукт обработки ПНД (или HDPE — тип PEXa) или ПСД (MDPE — типы PEXb и PEXc). Это во многом определяет и свойства этих полимеров. ПНД несколько прочнее ПСД, соответственно и PEXa оказывается прочнее PEXb и PEXc. Сшитый полиэтилен получается путём расплавления гранулята (ПНД или ПСД) в экструдере, а затем формуется под давлением, в результате чего получаются те или иные формы — в нашем случае трубы. Аббревиатура PEX означает Cross-linked PolyEthylene, то есть поперечно-сшитый полиэтилен (этим объясняется и появление буквы “X” в аббревиатуре).

Данный материал получается путём специальной обработки полиэтиленового сырья химическим или физическим способом, за счёт чего образуются новые, значительно более прочные связи между молекулами полимера. Такая сшивка существенно улучшает и химические, и физические характеристики материала, за счёт чего он становится и более гибким, и более прочным, и более термостойким. Тем не менее, три типа сшитого полиэтилена PEX достаточно сильно отличаются по своим характеристикам, поэтому говорить в общем о сшитом полиэтилене, как это сплошь и рядом встречается в интернет статьях, не совсем корректно, ведь в зависимости от способа сшивки полимер приобретает свои свойства, о которых мы сейчас и поговорим.

Краткое описание и свойства труб из PEXa

Трубы из PEXa производятся пероксидным способом или «методом Энгеля» (по имени его изобретателя). Во время обработки полиэтилен HDPE расплавляется и образуются свободные радикалы, а собственно сшивка происходит при температурах даже выше температуры деструкции полиэтилена данного типа, что обеспечивает формирование совершенно иной структуры и определяет все дальнейшие свойства PEXa. А они следующие.

Свойства труб из PEXa мы подробно описываем в специальной статье, поэтому здесь перечислим их достаточно кратко. Трубы из «пероксидносшитого» полиэтилена имеют следующие качества: гомогенная, однородная структура, широкий выбор диаметров практически без ограничения, эластичные с высокой молекулярной памятью, термостойкие и морозостойкие, долговечные, прочные и износостойкие. Из недостатков можно отметить разве что высокую стоимость этих труб и не слишком высокую химическую устойчивость.

Краткое описание и свойства труб из PEXb

Трубы из PEXb производятся так называемым силановым способом, когда молекулярные связи (в данном случае в MDPE или ПСД) меняются под действием катализатора, в роли которого и выступает силан. Именно поэтому трубы PEXb иногда называют «силановыми» или даже «силаносшитыми», хотя более правильное название этих труб — произведённые «силановым» способом или просто трубы PEXb. Как мы видим, здесь используется не только иной способ сшивки, но и совсем другой материал, а именно ПСД, поэтому свойства PEXb будут существенно отличаться от свойств «пероксидносшитого» полиэтилена PEXa.

Свойства труб из PEXb мы подробно описываем в специальной статье, поэтому здесь перечислим их достаточно кратко. Трубы из «силаносшитого» полиэтилена имеют следующие качества: достаточно эластичные с высокой термостойкостью и с достаточно высокой износостойкостью и химической устойчивостью. Кроме того, отметим и низкую стоимость этих труб, за счёт чего они наиболее популярны во многих странах. Из недостатков отметим некоторую неоднородность материала, низкую молекулярную память, плохую морозостойкость и не слишком высокую экологичность и прочность (разумеется, в сравнении с PEXa, а не с ПНД или ПСД). Кроме того, есть ограничения и по диаметру изготовления: от 40 до 63 мм из-за высокой жёсткости труб.

Особенности сшитого полиэтилена для производства труб и сфера их применения

Трубы из сшитого полиэтилена являются хорошей альтернативой стальным коммуникациям в частном домостроительстве. Сшитый полиэтилен – это продукт высокотехнологических производств, когда усилиями ученых и производственников создаются материалы с уникальными свойствами. Полимерные коммуникации выдерживают нагрузки для водяной отопительной системы, они безопасны для водопровода, имеют большой срок службы.

Технические характеристики сшитого полиэтилена

Оптимальная температура эксплуатации в отопительных системах 90 градусов при 6 атмосферах рабочего давления. Эти параметры гарантируют срок службы трубопровода до 50 лет.

Обратите внимание! Для сравнения – обычный полиэтилен начинает деформироваться при температуре выше 40 градусов.

Максимальная температура теплоносителя до 120 градусов (без негативных последствий), минимальная -50 градусов. Причем, благодаря эластичности материала, трубы из сшитого полиэтилена не разрушаются от расширения замерзшей в них воды. Они отлично зарекомендовали себя в классическом водяном отоплении индивидуального дома. Здесь температурный режим и давление (небольшое) способствуют их длительной безаварийной эксплуатации.

Обратите внимание! Полиэтиленовые трубы нельзя использовать при паровой системе отопления.

Технические характеристики трубы из сшитого полиэтилена минимального диаметра (16 мм):

  • вес погонного метра 110 г;
  • стенка трубы 2мм;
  • объем жидкости, которую во время работы содержит 1 метр коммуникаций, составляет около 113 мл;
  • плотность полиэтилена 940 кг/м³;
  • теплопроводность — 0.39 Вт/мК.

Загорается сшитый полиэтилен при температуре около 400 градусов, при 200 градусах начинает плавиться.

Различают трехслойные трубы и пятислойные. Многослойность полиэтиленовых труб объясняется их неустойчивостью к ультрафиолетовому излучению и способностью пропускать кислород. Эксплуатация незащищенных труб на свету приводит к их быстрому износу. Способность пропускать кислород делает полиэтиленовые коммуникации опасными для стальных элементов. Кислород является сильнейшим окислителем и приводит к активной коррозии металлов.

Трехслойные трубы имеют следующее строение:

  • внутренний полиэтиленовый слой;
  • клей;
  • защитный слой – кислородный барьер.

Пятислойные имеют два слоя клея, два (внутренний и внешний) слоя полиэтилена и в середине защитный слой от проникновения кислорода. Соответственно, чем сложнее структура трубы, тем надежнее ее защита и тем больше цена.

Производство труб из сшитого полиэтилена

Сшитый полиэтилен – это продукт современных технологий химической промышленности. Создается высокотехнологичный материал из органического полимера этилена, путем «сшивания» исходного сырья на молекулярном уровне.

Молекула полиэтилена представляет собой очень длинную цепочку соединенных последовательно молекул этилена. Сшивание происходит путем инициации поперечных связей между длинными (полимерными) молекулами. Схематично это можно представить как скрепление отдельных волокон в крепкую сеть. На выходе получается сшитый полиэтилен – материал с особо прочными физическими и химическими характеристиками.

Различают следующие виды сшитого полиэтилена для труб, в зависимости от особенностей технологического процесса:

  • PEX-A – материал, полученный при использовании пероксида водорода для инициации поперечных связей. Такие трубы обладают лучшими характеристиками устойчивости к нагрузкам среди всех разновидностей. Сшивание пероксидом позволяет скрепить до 90% молекул. Трубы отличаются повышенной эластичностью и долговременной молекулярной памятью. При разматывании бухты они быстро выпрямляются и хорошо держат форму. На изгибах (в пределах допустимых норм и соблюдении технологии) не заламываются.
  • PEX-B – сшитый полиэтилен для труб, который получают при использовании силановых полимеров. Сшивка силаном дает около 80% скрепления молекул исходного полимера. Производственный процесс проходит в два этапа. На первом полимер насыщается силаном, на втором – насыщается дополнительной водой (гидратируется). Трубы не уступают по прочности пероксидным, но менее эластичны и хуже восстанавливают первоначальную форму.
  • PEX-C – эту марку получают технологией, которая использует радиоактивное излучение для сшивки полимера. Здесь выход поперечных связей в готовом материале составляет около 60% от общего числа возможных. В процессе материал бомбардируется электронами. Выходные характеристики материала зависят от пространственной ориентации при производстве. Трубы получаются не слишком гибкими, склонными к заломам. Заломы устранить можно только с помощью соединительной муфты.
  • PEX-D – в производстве этого полимера применяется азот. Полезный выход здесь около 70%, что больше, чем у PEX-C. Однако эта технология самая сложная в практической реализации и производители от ее использования постепенно отказываются.

Обратите внимание! Лучшими по эксплуатационным характеристикам являются трубы марки PEX-A. Лучшее соотношение ценакачество у труб PEX-B. Именно они пользуются наибольшей популярностью у потребителей.

Ведущими производителями на рынке полимерной трубной продукции являются страны Европы – Швеция и Германия. На востоке конкуренцию им составляет Израильская химическая промышленность. В России налажен собственный выпуск полиэтиленовых прошитых материалов. Диаметр труб варьируется от 10 мм до 250. Первопроходцами в этой сфере были шведы, они и дали название трубам РЕХ в середине прошлого века.

Читайте также:  Гофрированная нержавеющая труба для отопления

Сфера применения

В промышленных масштабах трубы из сшитого полиэтилена находят мало применения, поскольку их диаметр ограничен максимумом в 250 мм и ограниченными возможностями эксплуатации при усиленных нагрузках. В индивидуальном строительстве использование сшитого полиэтилена находит широкое применение в монтаже:

  • отопительных коммуникаций;
  • в холодном и горячем водоснабжении.

Популярны трубы из сшитого полиэтилена для устройства теплого пола. Этот материал легок в монтаже, не требует специальных навыков или сложного оборудования, долговечен и надежен. Для отопительных систем используют только трубные материалы с защитным слоем.

При выборе труб и фитингов для монтажа коммуникаций водоснабжения или отопительных систем следует ориентироваться на рекомендации производителей, поскольку в документации всегда указывается направление использования и допустимые параметры эксплуатации.

Обратите внимание! Вся трубная продукция подробно маркируется на внешней стороне.

На маркировке указывается:

  • способ производства;
  • дата выпуска (до недели);
  • толщина стенки и диаметр;
  • допустимые параметры эксплуатации;
  • отметка о проверке качества.

Каждый производитель предлагает фитинги для монтажа своей продукции. Использование родных материалов является залогом надежного соединения и долговременной эксплуатации, поскольку при производстве труб и фитингов используется один процесс.

Особенности монтажа и эксплуатации

Монтаж труб из сшитого полиэтилена проводят только с использованием фитингов. Здесь не применяют сварку, как в работе с другими полимерными трубами.

Обратите внимание! Благодаря эластичности полиэтиленовых труб, удается сократить число используемых фитингов до минимума. Это удешевляет процесс сборки. Залогом оптимального варианта монтажа является грамотный проект на предварительном этапе.

Распространены два способа соединения полиэтиленовых трубопроводов:

  • компрессионный – с использованием накидной, затягивающей гайки;
  • напрессовочный – с использование специальной пресс-гильзы.

Для компрессионных фитингов потребуется два разводных ключа или набор гаечных. Для напрессовочных нужен специальные инструменты – пресс-клещи и расширитель, которые будут соответствовать диаметру ваших труб. Купить их можно в комплекте с трубами и фитингами, фирменные от производителя. Но дешевле использовать прокатный инструмент.

Для подготовительных работ потребуется инструмент для резки труб. Здесь лучше не экономить и использовать профессиональный труборез. Только таким инструментом можно получить качественный, пригодный для дальнейшей работы, срез. Это должен быть строго перпендикулярный направляющей оси срез, без заусенец, с недеформированной окружностью.

Монтаж компрессионного фитинга выглядит следующим образом:

  • на подготовленную трубу надевают открученную от фитинга накидную гайку;
  • далее фиксируют разрезное кольцо в 1 см от края;
  • внутрь трубы вставляют штуцер фитинга;
  • подвигают гайку на кольцо и затягивают ее ключами (одним удерживают фитинг, вторым затягивают гайку).

Напрессовочное соединение является неразъемным. Порядок действий следующий:

  • на трубу надевают обжимную гильзу;
  • расширяют диаметр разреза до размеров штуцера;
  • вставляют штуцер;
  • натягивают гильзу и запрессовывают ее пресс-клещами.

Напрессовочное соединение обладает повышенной прочностью, его используют при монтаже отопительных систем и систем горячего водоснабжения.

Чем хорош сшитый полиэтилен для отопления – преимущества и недостатки труб

Безупречная работа системы отопления является залогом комфортного и уютного пребывания домочадцев в помещении в любую погоду. Современные материалы и технологии, используемые при монтаже отопительных систем, делают их работу долгой и эффективной. Основным элементом любой системы отопления являются трубы, которые соединяют между собой все элементы и коммуникации. К выбору труб следует подходить очень ответственно, так как от этого зависит срок службы всего оборудования и его исправность.

В последнее время обустройство системы отопления и водоснабжения выполняется с помощью труб из полиэтилена. Этот материал имеет свойства, которые дают ему большое преимущество перед другими аналогами. Однако в процессе эксплуатации и монтажа отопления из сшитого полиэтилена следует учитывать некоторые технические особенности этого материала, о которых следует узнать более подробно.

Особенности труб из полиэтилена

Обычные полиэтиленовые трубы, с обозначением РЕ, используются для монтажа отопительных, канализационных и водопроводных систем, включая питьевое водоснабжение. Трубы из подобного материала имеют некоторые особенности, среди которых можно выделить следующее:

  • Устойчивость к минусовым температурам. Эксплуатация и обслуживание систем из полиэтилена допускается при -20 градусах. Это имеет важность при проведении любых производственных работ в зимний период, включая установку нового оборудования и ремонт вышедших из строя участков.
  • Гибкость и пластичность. Эти свойства позволяют избежать деформации труб не только при сгибании. Гибкие трубы для отопления из сшитого полиэтилена способны расширяться при замерзании рабочей среды и сужаться при ее оттаивании. При этом изделие принимает прежнюю форму.
  • Использование полиэтиленовых труб при температуре рабочей среды не более 40 0 С.

Последнюю особенность можно назвать недостатком, но проблему помогает решить прогресс в научно-техническом направлении. Благодаря этому были сконструированы специальные трубы из сшитого полиэтилена, которые могут эксплуатироваться в системах водоснабжения и отопления с температурой теплоносителя до 90 0 С. Новый материал имеет обозначение РЕХ.

Характеристики труб из сшитого полиэтилена

Чтобы получить материал с более высокими прочностными характеристиками, полиэтилен подвергли обработке под высоким давлением. В результате молекулы полиэтилена образовали более прочные поперечные связи.

Для получения своеобразной «сшивки» использовались следующие способы:

  • Полиэтилен помещали в электромагнитное поле и облучали электронами.
  • Материал обрабатывали пероксидом.
  • Выполняли обработку полиэтилена азотными соединениями.

Результатом каждого способа становился прочный и термически устойчивый полиэтилен, который вполне подходит для использования в системах индивидуального и центрального отопления, радиаторного и панельного типа, в системах подачи горячей и холодной воды, а также для системы «теплый пол» и «снеговое таяние». Более высоким качеством обладают полиэтиленовые трубы, полученные в результате обработки пероксидами.

Для эксплуатации труб из сшитого полиэтилена необходимо соблюдение определенных требований:

  • Максимальное значение рабочей температуры – не более 90 0 С. Однако, в крайнем случае, изделия из сшитого полиэтилена могут определенное время функционировать при температуре до 100 градусов.
  • Рабочее давление в системе не может быть более 10 бар при условии, что теплоноситель нагрет до 90 градусов, или 25 бар при нагревании рабочей среды не больше 25 градусов.

Одной из особенностей сшитого полиэтилена можно назвать высокую кислородную проницаемость. Это свойство является недостатком материала, так как ограничивает использование в чистом виде, особенно в отопительных системах закрытого типа. Для устранения этого недостатка сшитый полиэтилен армируют слоем алюминиевой фольги или защищают специальным покрытием поливинилэтилена.

Соединение полиэтиленовых труб отопления

Для соединения труб из сшитого полиэтилена используются фитинги, для изготовления которых использовались различные материалы, включая полимеры, латунь и бронзу. Полимерные фитинги характеризуются высоким качеством и достаточно долгое время показывают себя только с лучшей стороны. Именно поэтому изделия пользуются большой популярностью у потребителя.

Процесс фитингового соединения труб из сшитого полиэтилена выглядит следующим образом:

  • С помощью развальцовывающего инструмента концу соединительной трубы придают больший диаметр, раздвигая его.
  • В образовавшееся отверстие помещают штуцер фитинга.
  • Используя пресс, натяжную гильзу фиксируют на трубе. При этом соединение становится более прочным.

Применение такого технологического процесса увеличивает срок службы соединения и повышает его прочность. При этом эксплуатационный период соединения полностью совпадает со сроком работы труб из сшитого полиэтилена. Если это необходимо, можно сделать утепление труб отопления соответствующим материалом.

Преимущества труб из полиэтилена для отопления

Трубы из сшитого полиэтилена имеют большое количество преимущественных моментов, благодаря которым выделяются из общей группы труб, используемых для монтажа отопительных систем. Из особо значимых преимуществ можно выделить следующее:

  • Устойчивость к высокой температуре и отличные прочностные характеристики. В отличие от полипропилена и обычных полиэтиленовых труб для отопления новый материал не изменят своей формы под воздействием высокой температуры.
  • Устойчивость к образованию очагов коррозии. По сравнению с медными изделиями трубы из сшитого полиэтилена не подвергаются коррозии. Причем этот процесс не возникает ни внутри структуры материала, ни на поверхности.
  • Отсутствие наростов внутри труб. Внутренние стенки труб РЕХ не покрываются наслоениями после транспортировки какой-либо агрессивной среды. Этим они отличаются от большинства стальных труб, которые через определенный промежуток времени становятся менее продуктивными из-за снижения проточной скорости.

  • Восстановление прежней формы. Многие трубы теряют свою форму в результате определенных механических воздействий. Однако трубы из сшитого полиэтилена могут расширяться или сужаться до определенных параметров под воздействием низкой температуры или механической нагрузки.
  • Незначительная масса. Легкий вес материала делает более удобной транспортировку труб из сшитого полиэтилена и облегчает процесс монтажа.
  • Простая установка и большие возможности. Трубы РЕХ укладываются по любым схемам, включая образование петли или большое количество изгибов. Соединение с помощью фитингов упрощает процесс монтажа, так как исключает необходимость использования сварочного оборудования, пайки и клейки.
  • Экологическая безопасность. Сшитый полиэтилен относится к группе экологически чистых материалов, поэтому использовать трубы РЕХ можно для транспортировки чистой питьевой воды.

Однако полностью безупречными назвать такие трубы нельзя из-за присутствия некоторых недостатков.

Недостатки

Во-первых, при соединении труб из сшитого полиэтилена для отопления посредством латунных фитингов ограничивается список материалов, используемых для стяжки или штукатурки. Лучше исключить те, что могут вызвать коррозию фитинга, чтобы не понижать качество функционирования системы.

Во-вторых, трубы из сшитого полиэтилена характеризуются низкой устойчивостью к ультрафиолетовому излучению, поэтому лучше использовать их в закрытых системах и коммуникациях.

В-третьих, рекомендуется использовать трубы РЕХ в системах, которые имеют значения давления и температуры, соответствующие пороговым значениям труб. Выбирая трубы из сшитого полиэтилена, следует внимательно изучить технические характеристики общей системы и особенности жилого помещения, где планируется монтаж системы отопления из указанного материала.

Практическое применение сшитого полиэтилена для отопления показывает, что материал полностью соответствует параметрам и условиям современных систем, которые безупречно функционируют на российской территории.


Ссылка на основную публикацию