г. НИКОПОЛЬ 2006 год

Сшитый (химически модифицированный, поперечно сшитый, сетчатый, структурированный) полиэтилен (СПЭ/PEX, чаще именуемый как ПЭКС)

По существующим в литературе описаниям материала под типом «сшитый полиэтилен» СПЭ/PEX (Crosslinking PEX-b/EVOH/PEX-b polyethylene), подразумевается такой полиэтилен, у которого высокомолекулярные линейные звенья макромолекул при проведении определенных технологий соединяются («сшиваются») между собой поперечными связями с созданием трехмерной сетчатой структуры. После сшивки полиэтилен все же сохраняет свои свойства как пластик.

Полиэтилен – единственный из термопластичных материалов способен к сшивке молекулярных цепочек в сетчатую структуру. Структурированный в сетчатую форму макромолекул полиэтилен приобретает повышенные термостойкость и прочность.

Сшивание полиэтилена осуществляется по нескольким технологиям. Обозначение способа сшивки с внесением его в маркировку трубы производятся первыми буквами латинского алфавита: a, b, c.

Процесс сшивки выполняют тремя следующими способами:

- пероксидным: полиэтилен PEX-a (читается ПЭКС-а) получают введением в исходное сырье пероксидных (кислород + водород) соединений, степень сшивки доходит до 85 %;

- сианольным: полиэтилен PEX-b (читается ПЭКС-б) получают обработкой органосилоксанами, катализаторами на основе кремния (например винилсиланом) в ходе технологического процесса, степень сшивки – не менее 65 %;

- радиоционным: полиэтилен PEX-с (читается ПЭКС-ц) получают радиоционным облучением готовой трубы, степень сшивки – не менее 60 %.

Вне зависимости от способа получения сшитого полиэтилена его графическая формула, показывающая жирной линией мостик сшивки двух линейных макромолекул, выглядит так:


Наиболее распространенным является силанольный способ, так как окончательное завершение сшивки полиэтилена производится в смонтированных трубах, подающих горячую воду (происходит регламентированная технологией способа термообработка материала труб, которая ведется неограниченно во времени в эксплуатационном режиме). При недозавершенной структурной модификации полиэтилена, выполненные из него трубы можно сваривать любым из видов сварки – враструб или встык.

После завершения процесса сшивки полиэтилен как термопласт становится реактопластом, то есть он не может многократно перерабатываться и свариваться.

У сшитого полиэтилена в значительной мере проявляется так называемый эффект памяти (особенно у PEX-b). Суть его заключается в том, что если изделие из сшитого полиэтилена нагреть, придать ему новую геометрическую форму и затем охладить, то изделие сохранит новую форму. Если же данное изделие вновь нагреть, то оно будет стремиться вернуться к своей первоначальной форме. Подобные материалы и изделия из них называют термоусадочными. Свойство «эффекта памяти» сохраняется у сшитого полиэтилена и при комнатной температуре. Например, если концевой участок трубы из PEX-b механически раздать в диаметре, то после окончания приложения нагрузки труба восстановит свой первоначальный диаметр в течении небольшого промежутка времени, примерно через десять секунд.

Выпускаемые Европейскими фирмами – “Wirsbo”, “Solvay” в которую входит компания “Padanaplast” с продуктом “Polidan”, “Rehau” – трубы из сшитого полиэтилена имеют антидиффузионный барьер, выполненный из пленки этиленвинилового спирта (EVOH) толщиной 0,1 ? 0,2 мм, на которую при экструзии наносится наружный и внутренний полиэтиленовый слой из PEX-b, выполняющий защиту этиленвиниловой пленки от механических повреждений. Такие трубы именуются PEX-b/EVOH/PEX-b. Ведущим поставщиком сырья для производства труб PEX-b/EVOH/PEX-b в Украине является компания “DIPOL” (или «ПОЛДИ» для внутреннего рынка), входящая в концерн “DIPOL Chemical International INC”.

Ведущими компаниями, производителями оборудования для труб PEX-b/EVOH/PEX-b, являются “AMUT” и “CINCINNATI”.


Сшитый полиэтилен, в особенности PEX-b, по сравнению с полиэтиленом и полипропиленом, более стоек к высоким температурам с сохранением при этом повышенных механических свойств. PEX-b имеет явно выраженную склонность к термоусадочности. Это свойство PEX-b используется в трубопроводном строительстве при обеспечении гидроизоляции и герметичности стыков труб.

Благодаря сшивке исходного полиэтилена существенно изменяются и улучшаются, в частности, длительная прочность, химическая стойкость, стойкость к растрескиванию, ударная прочность и морозостойкость.

Прочностные характеристики труб, изготовленных пероксидным (PEX-а) или силановым (PEX-b) способом, незначительно отличаются друг от друга и соответствуют требованиям норм DIN 16892 и DIN 16893. Трубы, изготовленные радиоционным способом (PEX-с), имеют более низкие рабочие характеристики температурной устойчивости – не более 70°С для идентичных типоразмеров.

Метод пероксидной сшивки (PEX-а) как первый способ получения материала PEX наиболее изучен и, практически, исчерпал возможности дальнейшего развития технологии для улучшения потребительских характеристик и свойств.

Радиационная сшивка (PEX-с) не находит широкого применения в основном из-за высокой стоимости необходимого оборудования – небольшого ядерного реактора (? 5.000.000 €).

В развитии технологии силановой сшивки были достигнуты большие результаты после появления полиэтиленов низкого давления и высокой плотности (> 0,945). При этом технология получения сшивки органосиланольным способом постоянно совершенствуется, что позволяет улучшать эксплуатационные характеристики труб.





По данным Германского статистического центра уже в 2006 году применение труб PEX-b в Европе составило 300 миллионов метров, а металлопластиковых труб и труб из полипропилена – 75 миллионов метров. В Северной Америке объем применения труб PEX-b составил в 2005 году около 305 миллионов метров. В последующие годы ежегодный прирост потребления труб PEX-b составит до 20 %.

По заявлению Российских ученых, ведущих разработки в области образования трехмерных молекулярных связей полиэтиленов, в развитии силанового способа (PEX-b) до сих пор не поставлена точка, а вот PEX-а и PEX-с уже исчерпали возможности совершенствования. Это утверждение явно находит подтверждение и в Европе, где технология синаловой сшивки полиэтиленов постоянно совершенствуется. PEX-b демонстрирует значительно лучшую устойчивость воздействию высоких температур при высоком давлении, что отражается на его сроке службы. Именно поэтому одна из самых современных в Европе систем – система PRINETO – появившаяся в Германии около десяти лет назад, в качестве материала для производства гибких труб PEX использует силанольно сшиваемый полиэтилен.

В 2005 году потребление труб PEX-b выросло и составило, в среднем, 60 %, а в разрезе по областям применения выглядит следующим образом:









Трубы из PEX-b предназначены для работы в системах горячего и холодного водоснабжения. Трубы PEX-b изготавливаются из полиэтилена низкого давления высокой плотности (HDPE) методом органосиланольной сшивки во время технологического процесса производства труб. При этом полимерные цепи становятся соединенные друг с другом и формируют прочную трехмерную решетку химических связей. Образующаяся при этом процессе химическая структура делает невозможным плавление или растворение полимера. Поэтому трубы из PEX-b могут применяться при таких рабочих давлениях и температурах, при которых ранее сталось возможным применять только металлические трубы – давление до 12,5 ? 20 Атм, температура + 95°С.

Для систем отопления предлагается пятислойная труба PEX-b/EVOH/PEX-b. Слой EVOH (Этиленвиниловый спирт) выполняет функцию барьера кислородной диффузии – расположенный между двумя слоями PEX-b он дополнительно защищен от возможных механических повреждений.

К этому следует добавить уникальные эластичные свойства труб PEX-b и PEX-b/EVOH/PEX-b. Так, если попытаться изогнуть трубу, она всегда будет стремиться восстановить свою первоначальную форму. Так что если в процессе монтажа произошел перегиб трубы – ее можно просто нагреть строительным феном и труба примет первоначальный вид. Рабочие характеристики при этом не ухудшаются.

Трубы PEX-b и PEX-b/EVOH/PEX-b обладают превосходными качествами длительной эксплуатации – благодаря исключительной гладкости внутренней поверхности она не подвержена коррозии и зарастанию (в отличии от металлических труб). Трубы PEX-b и PEX-b/EVOH/PEX-b устойчивы к воздействию высоких скоростей движения жидкости и обладают очень высокой химической стойкостью – не боятся химических веществ, присутствующих в воде, а так же в строительных смесях (бетон, гипс, известковый раствор и другие). Трубы PEX-b и PEX-b/EVOH/PEX-b не дают никаких привкусов и не выделяют никаких запахов, а так же не передают в питьевую воду никаких вредных веществ.

Материал, используемый в трубах PEX-b и PEX-b/EVOH/PEX-b эластичен. он создает демпфирующий эффект – амортизирует гидроудар – в тех случаях, когда внезапно закрывается кран. Если сравнивать данную трубу с обычной металлической, то гидравлический удар уменьшается в три раза.






* трубы изготавливаются в соответствии с ДСТУ Б В.2.5-17-2001;

* благодаря наличию антидиффузионного слоя из этиленвинилового спирта EVOH транспортируемый по трубам теплоноситель надежно защищен от проникновения через стенку трубы кислорода из воздуха, который вызывает коррозию и преждевременный выход из строя дорогостоящих нагревательных элементов и приборов системы отопления;

* более длительный, на 20 % срок службы трубы, достигаемый вследствие защиты основного материала трубы PEX-b от окисления слоем EVOH, расположенным в средине между основными слоями PEX-b; гарантированный срок эксплуатации труб – 50 лет;

* более высокая механическая прочность многослойной структуры PEX-b/EVOH/PEX-b по сравнению с однослойными трубами;

* 100 % защита антидиффузионного слоя EVOH от механических повреждений при монтаже трубопроводов или систем отопления «теплый пол» благодаря его расположению внутри стенки трубы; расположение слоя EVOH внутри стенки трубы возможно только в трубах, которые производятся из молекулярно сшитого полиэтилена PEX-b;

* низкая звукопроницаемость, которая актуальна при эксплуатации трубопроводов с большой скоростью движения воды или теплоносителя;

* все составляющие компоненты труб PEX-b/EVOH/PEX-b – молекулярно сшитый полиэтилен PEX-b, соединяющий слой (праймер) и EVOH – являются полимерами с одинаковыми коэффициентами линейного температурного расширения (исходя из этого, стенку трубы считать однородной); благодаря данному свойству в процессе эксплуатации при разных температурах транспортируемой жидкости, а так же при циклических изменениях температуры, разрушающие напряжения в многослойной структуре трубы не возникает – в отличие от металлопластиковых труб;

* более длительный срок службы труб PEX-b/EVOH/PEX-b благодаря уникальному свойству сшитого полиэтилена PEX-b – высокая энергия молекулярных связей, и высокая плотность полиэтилена;

* степень сшивки полиэтилена PEX-b – более 68 %, то есть более 68 % высокомолекулярных линейных звеньев макромолекул соединены между собой поперечными связями с созданием трехмерной сетчатой структуры;

* минимальный радиус изгиба труб в холодном состоянии – пять значений наружного диаметра;

* стабильная рабочая температура теплоносителя + 95°С, температура аварийного режима + 110°С;

* стабильное рабочее давление транспортируемой жидкости 0,6 ? 2,0 МПа (6 ? 20 атм.);

* предельно низкая шероховатость внутренней поверхности труб предотвращает образование осадка и уменьшение проходного сечения, приводящего к потере давления и увеличению нагрузок в системе;

* удобная маркировка – маркируется каждый погонный метр трубы.