В современных внутридомовых инженерных системах водоснабжения, отопления, канализации все реже можно увидеть металлические трубы. Их практически вытеснили полимерные аналоги: трубы из полиэтилена, полипропилена, поливинилхлорида, полибутена.
Чаще используются первые два вида – полиэтилен (ПЭ) и полипропилен (ПП). Трубы из них получают весомые преимущества по сравнению с металлическими: они легче по весу, что облегчает монтаж и транспортировку, не подвержены коррозии, и выдерживают высокие температуры.
При выборе труб учитываются химические, физические и эксплуатационные свойства обоих типов.
Часто в быту принято упрощать деление труб на металлические и неметаллические. Все трубы, сделанные не из стали или меди, называют пластиковыми. Действительно, внешне полиэтиленовые и полипропиленовые изделия схожи и напоминают пластмассовые, свойства тех и других труб идентичны, оба вида:
- низкая температура плавления, по сравнению с металлическими (при сильном нагреве они размягчаются и провисают);
- малый вес, благодаря которому их легче транспортировать и устанавливать.
- устойчивость к механическим повреждениям – ударам, вибрации;
- они не боятся щелочных реагентов в водопроводной воде;
- не проводят электрический ток;
- подвержены разрушению под воздействием ультрафиолета;
- не подлежат сгибанию, т.к. ломаются при сильном давлении на разрыв.
Существенный плюс неметаллических изделий для инженерных систем – стойкость к органическому и неорганическому осадку.
Металл взаимодействует с кислородом и солями щелочноземельных металлов (солями жесткости), находящимся в воде и приводит к образованию осадка, который постепенно утолщается, что совершенно не грозит полиэтиленовым и полипропиленовым трубам, которые не засоряются даже через десятилетия эксплуатации, т.к. имеют гладкую внутреннюю поверхность.
Отличия полиэтиленовых и полипропиленовых труб
Несмотря на внешнюю схожесть, ПП и ПЭ трубы имеют ряд существенных отличий:
- разную химическую формулу — (СH2)n для полиэтилена и (C3H6)n для полипропилена;
- разную температуру плавления – полипропилен более устойчив к нагреву и плавится при 160-180°С, тогда как полиэтилен выдерживает в средне 103°С (в зависимости от типа ПЭ);
- допустимое давление – для ПП – до 20 атмосфер, для ПЭ – 16 атмосфер.
Представляет собой воскообразную массу белого цвета (тонкие листы прозрачны и бесцветны). Химически- и морозостоек, изолятор , не чувствителен к удару (амортизатор), при нагревании размягчается (80-120°С), при охлаждении застывает, адгезия - чрезвычайно низкая. Иногда в народном сознании отождествляется с целлофаном - похожим материалом растительного происхождения.
Получение
На обработку поступает в виде гранул от 2 до 5 мм. Полиэтилен получают полимеризацией этилена:
Получение полиэтилена высокого давления
Полиэтилен высокого давления (ПЭВД), или Полиэтилен низкой плотности (ПЭНП) образуется при следующих условиях:
- температура 200-260 °C ;
- давление 150-300 МПа ;
- присутствие инициатора (кислород или органический пероксид);
в автоклавном или трубчатом реакторах. Реакция идёт по радикальному механизму. Получаемый по этому методу полиэтилен имеет средневесовой молекулярный вес 80 000-500 000 и степень кристалличности 50-60 . Жидкий продукт впоследствии гранулируют . Реакция идёт в расплаве.
Получение полиэтилена среднего давления
Полиэтилен среднего давления (ПЭСД) образуется при следующих условиях:
- температура 100-120 °C;
- давление 3-4 МПа;
- присутствие катализатора (катализаторы Циглера - Натта , например, смесь TiCl 4 и R 3);
продукт выпадает из раствора в виде хлопьев. Получаемый по этому методу полиэтилен имеет средневесовой молекулярный вес 300 000-400 000, степень кристалличности 80-90 %.
Получение полиэтилена низкого давления
Полиэтилен низкого давления (ПЭНД) или Полиэтилен высокой плотности (ПЭВП) образуется при следующих условиях:
- температура 120-150 °C;
- давление ниже 0.1 - 2 МПа;
- присутствие катализатора (катализаторы Циглера-Натта, например, смесь TiCl 4 и R 3);
Полимеризация идёт в суспензии по ионно-координационному механизму. Получаемый по этому методу полиэтилен имеет средневесовой молекулярный вес 80 000-3 000 000, степень кристалличности 75-85 %.
Следует иметь в виду, что названия «полиэтилен низкого давления», «среднего давления», «высокой плотности» и т. д. имеют чисто риторическое значение. Так, полиэтилен, получаемый по 2- и 3-му методам, имеет одинаковую плотность и молекулярный вес. Давление в процессе полимеризации при так называемых низком и среднем давлениях в ряде случаев одно и то же.
Другие способы получения полиэтилена
Существуют и другие способы полимеризации этилена, например под влиянием радиоактивного излучения, однако они не получили промышленного распространения.
Модификации полиэтилена
Ассортимент полимеров этилена может быть значительно расширен получением сополимеров его с другими мономерами, а также путём получения композиций при компаундировании полиэтилена одного типа с полиэтиленом другого типа, полипропиленом , полиизобутиленом, каучуками и т. п.
На основе полиэтилена и других полиолефинов могут быть получены многочисленные модификации - привитые сополимеры с активными группами, улучшающими адгезию полиолефинов к металлам, окрашиваемость, снижающими его горючесть и т. д.
Особняком стоят модификации так называемого «сшитого» полиэтилена ПЭ-С (PE-X) . Суть сшивки состоит в том, что молекулы в цепочке соединяются не только последовательно, но и образуются боковые связи которые соединяют цепочки между собой, за счёт этого достаточно сильно изменяются физические и в меньшей степени химические свойства изделий.
Различают 4 вида сшитого полиэтилена (по способу производства): пероксидный (а), силановый (b), радиационный (с) и азотный (d). Наибольшее распространение получил РЕх-b, как наиболее быстрый и дешёвый в производстве.
Молекулярное строение
Макромолекулы полиэтилена высокого давления (n
≅1000) содержат боковые углеводородные цепи C 1 -С 4 , молекулы полиэтилена среднего давления практически неразветвлённые, в нём больше доля кристаллической фазы, поэтому этот материал более плотный; молекулы полиэтилена низкого давления занимают промежуточное положение. Большим количеством боковых ответвлений объясняется более низкая кристалличность и соответственно более низкая плотность ПЭВД по сравнению с ПЭНД и ПЭСД.
Показатели, характеризующие строение полимерной цепи различных видов полиэтилена: |
|||
Показатель |
ПЭВД |
ПЭСД |
ПЭНД |
Общее число групп СН 3 на 1000 атомов углерода: |
|||
Число концевых групп СН 3 на 1000 атомов углерода: |
|||
Этильные ответвления |
|||
Общее количество двойных связей на 1000 атомов углерода |
|||
в том числе: |
|||
винильных двойных связей (R-CH=CH 2), % |
|||
винилиденовых двойных связей (), % |
|||
транс-виниленовых двойных связей (R-CH=CH-R’), % |
|||
Степень кристалличности, % |
|||
Плотность, г/см³ |
Полиэтилен низкого давления (HDPE)
Физико-химические свойства ПЭНД при 20°C: |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Параметр |
Значение |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Плотность, г/см³ |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Разрушающее напряжение, кгс/см² |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
при растяжении |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
при статическом изгибе |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
при срезе |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
относительное удлинение при разрыве, % |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
модуль упругости при изгибе, кгс/см² |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
предел текучести при растяжении, кгс/см² |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
относительное удлинение в начале течения, % |
При комнатной температуре нерастворим и не набухает ни в одном из известных растворителей. При повышенной температуре (80 °C) растворим в циклогексане и четырёххлористом углероде . Под высоким давлением может быть растворён в перегретой до 180 °C воде . Со временем, деструктурирует с образованием поперечных межцепных связей, что приводит к повышению хрупкости на фоне небольшого увеличения прочности. Нестабилизированный полиэтилен на воздухе подвергается термоокислительной деструкции (термостарению). Термостарение полиэтилена проходит по радикальному механизму, сопровождается выделением альдегидов, кетонов, перекиси водорода и др. Полиэтилен низкого давления (HDPE) применяется при строительстве полигонов переработки отходов, накопителей жидких и твёрдых веществ, способных загрязнять почву и грунтовые воды. ПереработкаПолиэтилен (кроме сверхмолекулярного) перерабатывается всеми известными для пластмасс методами, такими как экструзия , экструзия с раздувом, литьё под давлением , пневматическое формование . Экструзия полиэтилена возможна на оборудовании с установленным «универсальным» червяком. Применение
Деталей технической аппаратуры, диэлектрических антенн, предметов домашнего обихода и др.; Малотоннажная марка полиэтилена - так называемый «сверхвысокомолекулярный полиэтилен», отличающийся отсутствием каких-либо низкомолекулярных добавок, высокой линейностью и молекулярной массой, используется в медицинских целях в качестве замены хрящевой ткани суставов. Несмотря на то, что он выгодно отличается от ПЭНД и ПЭВД своими физическими свойствами, применяется редко из-за трудности его переработки, так как обладает низким ПТР и перерабатывается только литьём. n CH 2 =CH(CH 3) → [-CH 2 -CH(CH 3)-] n Международное обозначение – PP. Параметры, необходимые для получения полипропилена близки к тем, при которых получают полиэтилен низкого давления. При этом, в зависимости от конкретного катализатора, может получаться любой тип полимера или их смеси. Полипропилен выпускается в виде порошка белого цвета или гранул с насыпной плотностью 0,4-0,5 г/см³. Полипропилен выпускается стабилизированным, окрашенным и неокрашенным. Молекулярное строениеПо типу молекулярной структуры можно выделить три основных типа: изотактический, синдиотактический и атактический. Изотактический и синдиотактический образуются случайным образом; Физико-механические свойстваВ отличие от полиэтилена, полипропилен менее плотный (плотность 0,91 г/см 3 , что является наименьшим значением вообще для всех пластмасс), более твёрдый (стоек к истиранию), более термостойкий (начинает размягчаться при 140 °C, температура плавления 175 °C), почти не подвергается коррозионному растрескиванию. Обладает высокой чувствительностью к свету и кислороду (чувствительность понижается при введении стабилизаторов). Поведение полипропилена при растяжении ещё в большей степени, чем полиэтилена, зависит от скорости приложения нагрузки и от температуры. Чем ниже скорость растяжения полипропилена, тем выше значение показателей механических свойств. При высоких скоростях растяжения разрушающее напряжение при растяжении полипропилена значительно ниже его предела текучести при растяжении. Показатели основных физико-механических свойств полипропилена приведены в таблице: Физико-механические свойства полипропилена разных марок приведены в таблице:
|
В настоящее время широко используются в различных отраслях промышленности, а также в повседневной жизни. Именно поэтому во многих ситуациях необходимо предварительно подбирать полимер под определенные температурные показатели их эксплуатации.
Например, температура плавления полиэтилена составляет диапазон от 105 до 135 градусов, поэтому можно заранее выявить те сферы производства, где этот материал будет уместен к использованию.
Особенности полимеров
Каждый пластик имеет как минимум одну температуру, которая дает возможность оценить условия его непосредственной эксплуатации. Например, полиолефины, к которым относятся пластики и пластмассы, имеют невысокие значения температур плавления.
В градусах зависит от плотности, а эксплуатация данного материала допускается при параметрах от -60 до 1000 градусов.
Помимо полиэтилена, к полиолефинам относится полипропилен. Температура плавления дает возможность применять этот материал при низких температурах, хрупкость материал приобретает только при -140 градусах.
Плавление полипропилена наблюдается в диапазоне температур от 164 до 170 градусов. От -8°С данный полимер становится хрупким.
Пластик на базе темплена способен выдержать температурные параметры 180-200 градусов.
Рабочая температура эксплуатации пластиков на базе полиэтилена и полипропилена составляет диапазон от -70 до +70 градусов.
Среди пластиков, имеющих высокую температуру плавления, выделим полиамиды и фторопласты, а также ниплон. К примеру, размягчение капролона происходит при температуре 190-200 градусов, плавление данной пластической массы происходит в диапазоне 215-220°С. Невысокая температура плавления полиэтилена и полипропилена делает эти материалы востребованными в химическом производстве.
Особенности полипропилена
Данный материал является веществом, получаемым в результате реакции термопластичным полимером. Процесс осуществляется с использованием металлокомплексных катализаторов.
Условия для получения данного материала аналогичны тем, при которых можно изготавливать полиэтилен низкого давления. В зависимости от выбранного катализатора можно получать любой тип полимера, а также его смесь.
Одной из важнейших характеристик свойств этого материала является температура, при которой данный полимер начинает плавиться. При обычных условиях он является белым порошком (либо гранулами), находится в пределах до 0, 5 г/см³.
В зависимости от молекулярной структуры принято подразделять полипропилен на несколько видов:
- атактический;
- синдиотактический;
- изотактический.
У стереоизомеров существуют отличия в механических, физических, химических свойствах. К примеру, для атактического полипропилена характерна высокая текучесть, материал сходен с каучуком по внешним параметрам.
Данный материал неплохо растворяется в диэтиловом эфире. У изотактического полипропилена есть некоторые отличия по свойствам: плотности, устойчивости к химическим реагентам.
Физико-химические параметры
Температура плавления полиэтилена, полипропилена имеет высокие показатели, поэтому данные материалы в настоящее время получили широкое распространение. Полипропилен тверже, у него выше показатели стойкости к истиранию, он отлично выдерживает температурные перепады. Его размягчение начинается с 140 градусов, несмотря на то, что показатель температуры плавления составляет 140°С.
Данный полимер не подвергается коррозионному растрескиванию, отличается устойчивостью к ультрафиолетовому облучению и кислороду. При добавлении к полимеру стабилизаторов подобные свойства снижаются.
В настоящее время в промышленных отраслях применяют разнообразные виды полипропилена и полиэтилена.
Полипропилен обладает неплохой химической устойчивостью. Например, при помещении его в органические растворители, возникает лишь незначительное его набухание.
В случае повышении температуры до 100 градусов, материал может растворяться в ароматических углеводородах.
Наличие в молекуле третичных углеродных атомов объясняет стойкость полимера к повышенным температурам и влиянию прямых солнечных лучей.
При отметке 170 градусов происходит плавление материала, теряется его форма, а также основные технические характеристики. Современные отопительные системы не рассчитаны на подобные значения температур, поэтому вполне можно использовать полипропиленовые трубы.
При кратковременном изменении уровня температуры изделие способно сохранить свои характеристики. При длительной эксплуатации изделия из полипропилена при показателях температуры больше 100 градусов существенно сократится срок их максимальной эксплуатации.
Специалисты советуют покупать армированные изделия, которые в минимальной степени подвергаются деформациям при повышении температуры. Дополнительная изоляция и внутренний алюминиевый либо стекловолокнистый слой помогут защитить изделие от расширения, увеличат срок его эксплуатации.
Отличия полиэтилена от полипропилена
Температура плавления полиэтилена незначительно отличается от Оба материала в случае нагревания размягчаются, затем плавятся. Они устойчивы к механическим деформациям, являются отличными диэлектриками (не проводят электрический ток), обладают незначительным весом, не способны вступать во взаимодействие со щелочами и растворителями. Несмотря на многочисленное сходство, есть между этими материалы и некоторые отличия.
Так как температура плавления полиэтилена имеет меньшее значение, он менее стоек к воздействию ультрафиолетового излучения.
Обе пластмассы находятся в твердом агрегатном состоянии, не имеют запаха, вкуса, цвета. Полиэтилен низкого давления обладает токсичными свойствами, пропилен абсолютно безопасен для человека.
Температура плавления находится в диапазоне от 103 до 137 градусов. Материалы используют при изготовлении косметических средств, бытовой химии, декоративных вазонов, посуды.
Отличия полимеров
В качестве основных отличительных характеристик полиэтилена и полипропилена выделим их устойчивость к загрязнению, а также прочность. У этого материала отличные теплоизоляционные характеристики. Полипропилен лидирует по этим показателям, поэтому он применяется в настоящее время в больших объемах, чем вспененный полиэтилен, температура плавления которого имеет меньшее значение.
Сшитый полиэтилен
Температура плавления сшитого полиэтилена значительно выше, чем у обычного материала. Данный полимер представляет собой модифицированную структуру связей между молекулами. Основу структуры составляет этилен, полимеризированный под высоким давлением.
Именно у этого материала самые высокие технические характеристики из всех полиэтиленовых образцов. Полимер применяют для создания прочных деталей, которые способны выдерживать разные химические, механические нагрузки.
Высокая температура плавления полиэтилена в экструдере предопределяет области использования данного материала.
В сшитом полиэтилене широкоячеистая сетчатая структура молекулярных связей, образуемая при появлении в структуре поперечных цепочек, состоящих из водородных атомов, которые объединены в трехмерную сетку.
Технические параметры
Помимо высокой прочности и плотности, сшитый полиэтилен имеет оригинальные свойства:
- плавление при 200 градусах, разложение на углекислый газ и воду;
- увеличение жесткости и прочности при уменьшении величины удлинения на разрыв;
- устойчивость к агрессивным химическим веществам, биологическим разрушителям;
- «память формы».
Недостатки сшитого полиэтилена
Этот материал при воздействии ультрафиолетового облучения постепенно разрушается. Кислород, проникая в его структуру, разрушает данный материал. Для того чтобы устранить эти недостатки, изделия покрывают специальными защитными оболочками, изготовленными из иных материалов, либо наносят на них слой краски.
Получаемый материал имеет универсальные свойства: стойкость к разрушителям, прочность, высокую температуру плавления. Они позволяют использовать сшитый полиэтилен для изготовления труб горячего или холодного водоснабжения, изоляции кабеля высокого напряжения, создания современных строительных материалов.
В заключение
В настоящее время полиэтилен и полипропилен считаются одними из самых востребованных материалов. В зависимости от условий протекания процесса можно получать полимеры с заданными техническими характеристиками.
Например, создавая определенное давление, температуру, выбирая катализатор, можно контролировать процесс, направлять его в сторону получения молекул полимера.
Получение пластмасс, которые обладают определенными физическими и химическими характеристиками, позволило существенно расширить сферы их использования.
Производители изделий из этих полимеров стараются совершенствовать технологии, увеличить срок эксплуатации продукции, повышать их устойчивость к перепадам температур, воздействию прямых солнечных лучей.
Полиэтиленовые, полипропиленовые, металлопластиковые трубы. Что лучше выбрать?
Ну что, давайте без лишней "воды", по-простому, попробуем разобраться какие типы труб, широко представленных сегодня на рынке оборудования для отопления и водоснабжения, ( , , , , , ,
) при каких условиях эксплуатации надо ставить и стоит ли переплачивать за ?
Пластиковые трубы (вспомните первый пластиковый кухонный сифон, пришедший на смену пудовому и жуткого внешнего вида чугунному) штурмовали коммуникации в наших домах примерно в 80-х, со временем полностью вытеснив стальные и чугунные. Чем привлекали?
Малым весом, низкой ценой, удобством монтажа и обслуживания и абсолютной стойкостью к коррозии. Казалось бы, за многие годы присутствия на рынке России, пластиковые трубы должны были стать привычными для домовладельцев, однако и сейчас многие относятся к ним с недоверием и подозрительностью. Давайте разбираться...
ТРУБЫ ПНД (полиэтилен низкого давления)
Применяются при монтаже водопровода для холодной воды (труба напорная ПНД для питьевой воды), а также используются при монтаже систем напорной канализации. Нельзя применять в системах горячего водоснабжения и отопления.
Полиэтилен низкого (ПНД) и высокого давления (ПВД) в чем отличия?
Если коротко:
ПВД - низкая плотность материала, получаемого при полимеризации этилена при повышенном давлении. Температура плавления - порядка 110°С. Трубы из ПВД обычно предназначены для монтажа безнапорной (самотечной) канализации и как оболочка для прокладки электрических коммуникаций. Из него производится широкий спектр продукции - пакеты и упаковочная пленка, трубы, изоляция электрических кабелей высокого напряжения, баки и канистры, фурнитура для мебели и т.д.
ПНД - отличается более высокой плотностью и лучшими характеристиками прочности по сравнению с ПВД.
Температура плавления - порядка 130°С, что на 20° выше, чем у ПВД. Влаго- и газопроницаемость ПНД в 5 раз ниже, чем у ПВД, он обладает большей химической стойкостью к жирам и маслам. Обычно данный вид труб применяют для наружного монтажа трубопроводов по подаче холодной воды. Трубы ПНД в настоящее время изготавливаются из полимера марки ПЭ-100, пришедшему на смену ПЭ-80. Такие полиэтиленовые трубы можно рекомендовать и для монтажа напорной канализации.
Основное применение труб ПНД - наружняя прокладка для холодного водоснабжения, а полипропиленовых неармированных труб - внутренняя, т.к. трубы ПНД выдерживают более низкие температуры, да и смотрятся они неподходяще для прокладки внутри квартиры. Чаще всего труба выпускается в чёрном цвете и вдоль всей длины имеет синюю полосу, что означает пригодность для использования с холодной водой.
Преимущества полимерных труб ПНД и ПВД:
- имеют долгий срок службы - не менее 50 лет;
- не требуют катодной защиты при укладке в грунт, т.к. не подвержены электрохимической коррозии;
- при равных характеристиках стоимость полиэтиленовых труб ниже, чем стальных;
- внутренний диаметр труб не меняется со временем, т.к. внутренняя поверхность гладкая и на ней не отлагаются накипь и не скапливаются биологические отложения;
- теплопотери и степень образования конденсата на наружной поверхности крайне малы, т.к. пластиковые трубы обладают низкой теплопроводностью;
- трубы ПНД, в случае замерзания жидкости внутри, не лопнут, т.к. диаметр трубы может увеличиваться под напором замерзшей воды на 5–7 % и вернется к прежнему диаметру после оттаивания;
- масса труб в 6 раз ниже веса стальных труб аналогичных диаметра и предельного рабочего давления, что значительно облегчает транспортировку и монтаж;
- высокая стойкость к гидроударам (низкий модуль упругости труб ПНД);
- сварка труб из полиэтилена намного проще, быстрее и дешевле, чем стальных труб, сварные соединения труб ПНД надежны весь период их эксплуатации;
- полиэтиленовые трубы разрешены к использованию в системах, снабжающих питьевой водой, полностью экологически безопасны.
- стойкость к низким температурам от -50°С и ниже.
Минусы труб ПНД и ПВД:
- нельзя использовать в системах отопления и горячего водоснабжения, рабочая температура около 45°С, с кратковременным повышением до 80°С;
- монтаж по специфической технологии;
- менее механически устойчивы по сравнению со стальными и чугунными трубами. срок эксплуатации полимерных труб, уложенных в грунт, зависит от подвижности грунта;
- их эксплуатационные характеристики снижаются под воздействием ультрафиолета (степень стойкости к ультрафиолету зависит от катализаторов, примененных в процессе производства гранул ПНД).
- подвержены растрескиванию под воздействием окружающей среды, однако у высокомолекулярных марок изделий из ПНД этот недостаток отсутствует.
Металлопластиковые трубы (металлополимерные)
Преимущества металлопласта:
- устойчивы к коррозии благодаря пластиковому покрытию,
- химически нейтральны,
- легко обрабатываются, гнуть можно даже руками,
- низкий коэффициент теплового расширения, а это несомненный плюс при монтаже теплого водяного пола - можно не бояться, что трубы при подаче горячей воды разрушатся.
Единственным существенным недостатком металлопластиковых труб является их относительно высокая стоимость, причем на конечную стоимость в основном влияют не сами трубы, а необходимые для монтажа фитинги и специальные инструменты. Однако достоинства металлопластиковых труб с лихвой перекрывают затраты.
Для чего в металлопластиковых трубах используется тонкая алюминиевая трубка или фольга?
Это так называемый "кислородный барьер" - преграда для кислорода, содержащегося в воздухе, чтобы он не попал через пористую структуру пластика трубы в воду (диффузия) и не вызвал коррозию элементов отопления или водоснабжения. К тому же алюминиевая вставка в разы снижает изменение размеров трубы при ее нагреве горячей водой или охлаждении, если прекращена подача горячей воды.
Почему алюминиевая фольга внутри металлопласта, сваренная "встык", лучше, чем сваренная "внахлест"?
Сварка фольги «встык» повышает прочность труб, а также их гибкость и способность к фиксации требуемой формы в отличие от более дешевого способа «внахлест» приблизительно на 15%.
Какие трубы наиболее подвержены изменению размеров при нагреве или охлаждении?
При изменении температуры окружающего воздуха или жидкости на 10°С каждый метр трубы удлинится или укоротится соответственно:
- Pex-Al-Pex (металлопластиковые трубы, сшитый полиэтилен, армированный алюминием) на 0,26 мм.;
- Pex-Evon-Pex (металлопластиковые трубы, сшитый полиэтилен, армированный этиленвиниловым спиртом) на 0,21 мм.;
- PP-Al-PP (полипропилен, армированный алюминием) на 0,3 мм.;
- PE (полиэтилен без армирования) на 1,4 мм.;
- PP (полипропилен без армирования) на 1,5 мм.
- PP (полипропилен, армированный стекловолокном) на 0,15 мм.
Например: 10 метров трубы Pex-Al-Pex при ее нагреве на 50°С удлинится на 0,26х5х10=13мм., а труба PP при тех же условиях на 1,5х5х10=75мм. Отличие больше, чем в 6 раз! Для надежной и долгосрочной трубопровода обязательно учитывайте это температурное расширение, чтобы не допустить его разрушения, особенно это касается систем отопления, горячего водоснабжения и, в меньшей степени, систем теплых полов.
Температурная деформация пластиковых труб
Под сшивкой подразумевается создание пространственной решётки в полиэтилене высокой плотности за счёт образования объёмных поперечных связей между макромолекулами полимера. Относительное количество образующихся поперечных связей в единице объёма полиэтилена определяется показателем «степени сшивки». Степень сшивки – это отношение массы полиэтилена, охваченного трёхмерными связями к общей массе полиэтилена. Всего известно четыре промышленных способа сшивки полиэтилена, в зависимости от которых сшитый полиэтилен индексируется соответствующей буквой.
PEX-a
: сшивка органическими пероксидами или гидропероксидами, мин. степень сшивки по ГОСТ - 70, метод сшивки - химический
PEX-b
: сшивка органическими силанидами (силанами), мин. степень сшивки по ГОСТ - 65, метод сшивки - химический
PEX-c:
сшивка потоком элементарных частиц (радиационный метод), мин. степень сшивки по ГОСТ - 60, метод сшивки - физический
PEX-d:
сшивка азотированием, мин. степень сшивки по ГОСТ - 60, метод сшивки - химический
Плотность сшивки у PEX-a максимальная и достигает 70-75%. Это позволяет говорить об максимальных гибкости среди аналогов и эффекте памяти (при разматывании бухты труба практически сразу принимает исходную прямую форму). Перегибы и заломы, которые могут появиться в процессе монтажа, можно исправить, если немного нагреть трубу строительным феном. Основной минус – это высокая цена, так как технология пероксидной сшивки считается самой дорогой.
У PEX-b плотность сшивки достигает 65%. Такие трубы отличаются невысокой ценой, они устойчивы к окислению, имеют высокие показатели давления, при котором происходит разрыв трубы. По надежности они практически не уступают трубам PEX-A: хоть процент сшивки тут ниже, но прочность связей выше, чем при пероксидной сшивке. Из минусов отметим жесткость, поэтому согнуть их будет проблематично. Кроме того, эффекта памяти тут нет, поэтому первоначальная форма трубы будет восстанавливаться плохо. При появлении заломов помогут только соединительные муфты.
У PEX-c степень сшивки достигает 60%, такие трубы имеют неплохую молекулярную память, они более гибкие, чем PEX-B, но в процессе эксплуатации на них могут образовываться трещины. Заломы исправляются только соединительными муфтами. В России такие трубы не нашли широкого распространения.
У PEX-d степень сшивки невысокая, около 60%, поэтому по эксплуатационным качествам трубы значительно уступают аналогам и сегодня почти не применяются.
Преимущества труб из сшитого полиэтилена такие же, как у металлопластиковых, но есть и дополнительные плюсы:
- Стабильность формы: при отсутствии нагрузки на трубы из сшитого полиэтилена они не деформируются при температурах вплоть до 200 градусов.
- Высокая износостойкость на истирание.
- Устойчивость к появлению трещин и коррозии.
- Высокая ударная прочность и ударная вязкость в местах надрезов даже при температурах до -50 градусов. Благодаря образующимся поперечным связям – из которых состоит сшитый полиэтилен – труба хорошо переносит воздействие низких температур.
- Высокая стойкость к воздействию химически активных веществ.
- Отличные усадочные качества материала.
- Отсутствие выделения вредных веществ.
- Сшитый полиэтилен не такой ломкий в сравнении с обычным полиэтиленом, поэтому может быть использован в зависимости от степени механической нагрузки в диапазоне температур -120…+120 градусов. При отсутствии механического воздействия на трубы сшитый полиэтилен способен выдержать температуру в течение непродолжительного отрезка времени до +120 градусов.
- Срок службы труб из сшитого полиэтилена: более 15 лет, в условиях постоянного внутреннего давления в 9 бар и при температуре рабочей среды в 95 градусов; более 50 лет, в условиях постоянного внутреннего давления в 9 бар и не меняющейся температуре в 70 градусов.
Недостатки труб из сшитого полиэтилена практически отсутствуют, за исключением их высокой цены.
Вопрос- ответ
Что такое эффект памяти?
Эффект памяти присущ любому сшитому полиэтилену. Отличие PEX-a в технике восстановления заключается лишь в том, что PEX-a сшивается во время экструзии, и первоначальная форма, которую стремится вернуть трубопровод, – прямая. PEX-b и PEX-с, как правило, сшиваются уже после формирования в бухты, и, соответственно, форма, к которой будут стремиться трубопроводы – это окружность с радиусом, равным радиусу бухты.
Каким же образом кислород проникает через толщу полиэтилена и растворяется в воде?
Этот процесс называется диффузией газов, процесс, при котором какое-либо газообразное вещество может проникнуть сквозь толщу аморфного материала за счёт разности парциальных давлений данного газа с обеих сторон вещества. Энергия, которая позволяет пропускать газ сквозь толщу пластика, возникает в результате разности парциальных давлений кислорода в воздухе и кислорода в воде. Парциальное давление кислорода в воздухе при нормальных условиях составляет 0,147 бара. Парциальное давление в абсолютно деаэрированной воде составляет 0 бар (независимо от давления теплоносителя) и растёт по мере насыщения кислородом воды.
Почему трубы из полиэтилена PEX-b нежелательно монтировать при помощи фитингов с надвижной гильзой?
А потому, что во время такого монтажа конец трубы расширяется при помощи экстрактора. Относительное удлинение при разрыве у PEX-b по сравнению с PEX-a меньше за счёт более прочных силановых связей. Поэтому процедура расширения трубопровода для PEX-b приводит к накапливанию микротрещин, сокращающих срок службы соединения.
В продаже также можно встретить трубы PEX-EVOH. Что это?
Трубы PEX-EVOH отличаются они не способом сшивки, а наличием внешнего дополнительного антидиффузного слоя из поливинилэтилена, который еще больше защищает изделие от попадания внутрь трубы кислорода. По способу сшивки они могут быть любыми.
Полимерные трубы PE-RT
Термостойкий полиэтилен PERT является сравнительно новым материалом, применяемым для производства труб. В последнее время получил широкое распространение, благодаря использованию в низкотемпературных системах отопления, таких как "теплый пол". На сайте представлены несколько производителей PERT, например: трубопроводная система TECEfloor,
В отличие от обычного полиэтилена, у которого в качестве сополимера используется бутен, в PERT сополимером является октен (октилен С 8 H 16). Молекула октена имеет протяжённую и разветвленную пространственную структуру. Образуя боковые ветви основного полимера, сополимер создаёт вокруг главной цепи область взаимопереплетённых цепочек сополимера. Эти ветви соседних макромолекул образуют пространственное сцепление не за счёт образования межатомных связей как у PEX, а за счёт сцепления и переплетения своих «ветвей».
Термоустойчивый полиэтилен обладает рядом свойств сшитого полиэтилена: стойкость к высоким температурам и ультрафиолетовым лучам. Однако трубы PERT не обладают долговременной стойкостью к ВЫСОКИМ температурам и давлению, а также являются менее кислотостойким, чем из сшитого полиэтилена PEX.
Сшитый полиэтилен со временем мало теряет в своей прочности, даже при высоких температурах. При этом график падения прочности прямой и легкопрогнозируемый. У PERT график при высоких температурах имеет излом, который наступает уже через два года эксплуатации. Точка излома называется критической, при достижении этой точки материал начинает активно ускорять потерю прочности. Всё это приводит к тому, что труба, которая достигла критической точки, очень быстро выходит из строя. Но происходит это при температурах теплоносителя от 80 градусах по Цельсию и выше.
То есть, использование труб PERT в низкотемпературных системах отопления, таких как "теплый пол", вполне оправдано!
У PERT есть и преимущество - в отличие от сшитого полиэтилена он является термопластическим материалом, т.е. способным к многократному расплавлению и свариванию.
РР по международной классификации - это усовершенствованный вид пластиковых труб, более прочные и устойчивые к воздействию высоких температур.
Полипропиленовая труба, в отличие от металлопластиковой трубы, представляющей собой алюминиевуюй трубку, покрытую внутри и снаружи защитным слоем пластика, - полностью пластиковая. Трубы полипропиленовые жестче металлопластиковых труб, поэтому поставляются мерными отрезками, а не в бухтах. Труба с металлической прослойкой в середине и красной маркировкой применяется для горячего водоснабжения и систем отопления.
Трубы из полипропилена делятся на три категории:
- PN 10 - для холодного водоснабжения (до +20°С) и тёплых полов (до +45°С), номинальное рабочее давление 1 МПа (10,2 кг/см²), тонкостенный вариант;
- PN 20 - для горячего водоснабжения (температура до +80°С), номинальное давление 2 МПа (20,4 кг/см²), универсальная труба;
- PN 25 - для горячего водоснабжения и центрального отопления (до +95°C), номинальное давление 2,5 МПа (25,49 кг/см²), армированные алюминиевой фольгой, любимая труба наших сантехников.
Фольга из алюминия в трубах PN 25 находится ближе к наружной стороне, чаще всего перфорирована, что позволяет не применять клей для скрепления слоев трубы.
Соединение полипропилена с алюминием значительно повышает стабильность и прочность труб. Наиболее теплостойкая разновидность полипропилена - рандом сополимер (маркировка PP Typ 3).
Преимущества полипропиленовых труб:
- пластичный, прочный материал,
- работают в диапазоне температур от -10 до 90°С, допускают кратковременное повышение температуры до 110°С,
- при замерзании воды труба из полипропилена не разрушается, а после оттаивания, труба возвращается к исходным размерам,
- абсолютно коррозионностойкие, не подвержены соляным и известковым отложениям,
- меньшие потери тепла по сравнению с металлическими трубами, благодаря низкому коэффициенту теплопроводности, как следствие - отсутствие конденсана на наружных стенках трубы.
- не токсичны, не изменяют вкус и запах протекающей по ним воды,
- бесшумны, благодаря гладкой внутренней поверхности,
- устойчивы к перепадам давления, в том числе и к гидравлическим ударам,
- простой и быстрый монтаж,
- длительный срок эксплуатации,
- трубы дешевле и легче стальных.
- экономия тепла при транспортировке горячей воды составляет от 10 до 20%, по сравнению с металлическими,
- пропускная способность трубы не уменьшается с течением времени, т.к. отсутствует химическая коррозия.
А какую именно полипропиленовую трубу лучше использовать?
Насчет цвета- абсолютно без разницы, дело вкуса.
Армированная или неармированная?
Т.к. полипропилен обладает "неприятным" свойством термического удлинения при нагреве, то неармированные полипропиленовые трубы лучше (да и дешевле) применять в системах холодного водоснабжения, а армированные - в системах отопления и горячего водоснабжения.
А зачем вообще применять неармированную трубу, если у нее столько недостатков?
А потому что дешево, к тому же в системах холодного водоснабжения температурные расширения незначительны. Хотите платить больше за армированную в данном случае? А зачем?!
Какую полипропиленовую трубу
лучше использовать? С наружной армировкой или внутренней?
Армировка алюминием полипропиленовых труб служит только для уменьшения их теплового расширения (сжатия) и на прочностные характеристики труб никак не влияет. Без разницы.
Какая полипропиленовая труба лучше для монтажа?
Неармированная и армированная стекловолокном, т.к. стекловолокно плавится вместе с полипропиленом и соединение получается очень прочным и качественным. Самые "хлопотные" - трубы, армированные алюминием. Перед нагревом и соединением труб с наружной армировкой и труб с внутренней армировкой слой алюминия обязательно удаляется (выскребается) при помощи специального зачистного инструмента. Это очень важно, иначе не будет качественного соединения! Трубы, армированные алюминием, считаются устаревшими, более современные и практичные - это полипропилен, армированный стекловолокном.
Канализационные трубы ПВХ (pvc)
ПВХ - жесткий, светостойкий и стойкий к щелочам, кислотам, спирту, маслам, бензину и прочим агрессивным веществам полимер.
Наличие хлора в ПВХ ограничивает применение таких труб для водоснабжения.
Канализационные трубы из поливинилхлорида применяют для обустройства безнапорной канализации, вытяжных каналов, в ливневых, дренажных конструкциях.
Достоинства труб ПВХ:
Высокая пропускная способность, кислотостойкие, морозоустойчивые, износостойкие, коррозиестойкие, способны кратковременно выдерживать температуру воды примерно 100°С, невысокая цена труб и фитингов.
Нужно отметить пониженную горючесть и чувствительность ПВХ к УФ-излучению, и повышенную химическую стойкость ПВХ по сравнению с другими полимерами.
Раструбная конструкция основных и соединительных элементов, резиновые уплотнительные кольца, расположенные в специальных канавках, обеспечивают качественное соединение труб и фитингов.
Для внутренней канализации в помещениях со стабильным температурным режимом используют трубы ПВХ серого цвета с толщиной стенки 2,2 мм.
Для наружной канализации используют трубы оранжевого цвета с толщиной стенки от 3,2 мм.
Обычно трубы ПВХ легкого типа укладывают там, где нет транспортной нагрузки на грунт, среднего типа- в зонах с небольшим движением транспорта, тяжелого типа - на участках с интенсивным транспортным движением.
В Европе сегодня практически полностью отказались от применения труб ПВХ
даже в системах холодного водоснабжения. Почему? С течением времени активизируется процесс выделения хлорэтилена (канцероген), а также ПВХ горюч и при горении выделяет ядовитые газы. Поэтому сегодня трубы из ПВХ используются в Европе лишь в системах дешевой канализации. В России напорные трубы из поливинилхлорида главным образом применяются для подземных технических водопроводных сетей вне зданий.
Полипропиленовые трубы какого бренда лучше?
Лидер по качеству и цене это, конечно, Rehau - престижно, качественно и... дорого.
Существуют и другие производители, не уступающие Rehau, например финский концерн UPONOR, немецкий TECE, турецкий Firat. чешский FV Plast.
Кстати, трубы и фитинги FV Plast очень качественны, но и существенно дороже не уступающим по качеству турецким Firat или Валфекс, их армировка более однородна по ширине трубы, но это практически не влияет на технические характеристики труб. Что не советуем покупать- так это китайские трубы и фитинги, а также турецкую Pilsa, попробуйте заменить через какое-то время кусок их трубы - при нагреве получите рыхлую, как пемза массу, вместо равномерно расплавленного пластика.
Как соединить трубы без сварки?
Об этом подробно написано в этой статье
Специалисты компании "Термогород" Москва помогут Вам правильно подобрать, купить,
а также смонтировать трубопроводную систему,
найдут приемлемое решение по цене. Задавайте любые интересующие Вас вопросы, консультация по телефону абсолютно бесплатна, или воспользуйтесь формой "Обратная связь"
Вы останетесь довольны, сотрудничая с нами!
Для того чтобы ответить на этот вопрос, нужно знать свойства материалов, а так же разобраться в сферах применения каждого.
Оба материала получают совершенно разными способами:
Полипропилен или ПП методом полимеризации молекул пропилена;
Сшитый полиэтилен или PE-X (PEX) методом химической или физической сшивки молекул этилена.
Свойства и характеристики
Плотность |
0.933-095 г/см3 |
|
Температура плавления |
||
Морозостойкость |
||
Теплопроводность |
0.3-0.4 Вт/мК |
|
Растяжение на разрыв |
Оба материалы обладают хорошей износостойкостью и практическими одинаковыми показателями растяжения на разрыв. Однако, если большей устойчивость к растрескиванию обладает ПП, то при резких перепадах нагрузки, он показывает себя хуже чем PEX. Помимо этого, сшитый полиэтилен обладает большей гибкостью: минимальный изгиб труб из него составляет 5D (с использованием пружины 3D), против 8D у полипропилена. Трубы из обоих материалов имеют свойство памяти, что означает возможность восстанавливать форму при нагреве до 100 °C.
Температура плавления сшитого полиэтилена выше, чем ПП на 30-40 °C, однако применяются они в более низких температурных режимах. Максимальная рабочая температура одинакова для обоих и равна 90 °C. И уже нужно уточнять, какой срок службы будет для труб из сшитого полиэтилена или полипропилена при использовании в разных температурных режимах. А вот нижний предел отличается очень сильно. Если для полипропилена критической температурой будет -15-20 °C, то сшитый полиэтилен ударопрочность сохраняет до -50 °C.
При резком перепаде физических или термических нагрузок, свойства полипропилена снижаются. Так же срок эксплуатации при высоких температурах у полипропилена будет ниже, чем у сшитого полиэтилена. При этом нужно учитывать давление и температуру в системе, а так же перепады, которые так же могут повлиять на срок эксплуатации.
Оба материала обладают высокими показателями микробиологической и физиологической нейтральности, не подвержены коррозии. Однако по химической стойкости к различным реагентам и растворителям ПП немного уступает PEX. Если в полипропилен для дополнительной защиты добавляют стабилизаторы, то сшитый полиэтилен защищен дополнительным слоем антидиффузионного покрытия. Химической нейтральности труб из обоих материалов способствует и гладкость внутренней поверхности. Коэффициент шераховатости одинаков для PEX и ПП и равен 0,0007 мм. Их использовать и для систем питьевого водоснабжения, только при наличии сертификата о допустимости к установке в системах питьевого водоснабжения.
Из-за более высокой плотности и физико-химических свойств материала, PEX не пропускает через себя ни жидкости, ни газы, что позволяет без опасений использовать его в напорных газовых и водопроводных системах.
Какой же вывод можно сделать?
Трубы PE-X и ПП достаточно прочные и эластичные и могут справиться даже с агрессивным теплоносителем отечественных систем. Однако, если полипропиленовые трубы хорошо покажут себя в более статичных системах, то трубы из сшитого полиэтилена могут выдерживать резкие изменения внутри системы.
PN 10 - для холодного водоснабжения (до +20°С) и тёплых полов (до +45°С), номинальное рабочее давление 1 МПа (10,197 кгс/см2);
PN 16 - для холодного водоснабжения и горячего водоснабжения (до +60°С), номинальное рабочее давление 1,6 МПа (16,32 кгс/см2);
PN 20 - для горячего водоснабжения (температура до +80°С), номинальное давление 2 МПа (20,394 кгс/см2);
PN 25 (армированные) – для горячего водоснабжения и центрального отопления (до +95°C), номинальное давление 2,5 МПа (25,49 кгс/см2).