Глава 1. Термостойкий полиэтилен (PE-RT) – инновация на рынке полиэтиленовых труб (свойства, применение) В конце 2017 года концерн Dow Chemical Company представил последние разработки в области материалов для горячего водоснабжения и отопления, позволяющие расширить сферу применения PE-RT type 2 для производства труб, используемых при строительстве высотных зданий. Этот полимер является основой нового класса полиэтиленовых материалов. За счет усовершенствования молекулярной структуры и возможностей управления процессом полимеризации теперь стало возможным получение полиэтиленов с исключительной длительной гидростатической прочностью при высоких температурах. Необходимые требования к трубопроводу предполагают устойчивость к воздействию давления и температуры. Обычный полиэтилен не термостоек и представляет собой совокупность длинных углеводородных молекул, которые никак не связаны друг с другом. При нагревании обычного полиэтилена (PE) его двухмерная структура не связанных молекулярных цепочек начинает колебаться и полиэтилен становится пластичным. Для улучшения механических характеристик трубы из полиэтилена подвергаются сшивке. Сшивка – это образование между цепочками полиэтилена продольно-поперечных связей за счет взаимодействия атомов углерода и водорода соседних молекул. Относительное количество образующихся поперечных связей в единице объема полиэтилена определяется показателем «степени сшивки». Соединяясь между собой, свободно лежащие рядом друг с другом молекулы полиэтилена образуют одну большую трехмерную мак-ромолекулу. Получившийся материал обозначается PE-X. В настоящее время на рынке труб из сшитого полиэтилена присутствуют трубы из трех типов этого материала, различающиеся технологией модификации молекулярной структуры (сшивки). Ее добиваются, вводя в исходное сырье сшивающие добавки: - PE-Xa-пероксидная (нагрев под высоким давлением в присутствии пероксидов) минимальная степень сшивки в соответствии со стандартами DIN 16892–70 %;
- PE-Xb-силановая (воздействие химических веществ, одно из которых – силан) – 65 %;
- PE-Xс-электронная (облучение готового изделия электронами) с образованием трехмерных связей – 60 %.
- PE-RT – новый класс полиэтилена для производства труб ХВС, ГВС, отопления.
PE-RT создавался в качестве замены сшитого полиэтилена PEX, который, несмотря на свои свойства, имеет некоторые неудобства для производителей и потребителей труб: его нельзя сва-ривать, он не допускает вторичной переработки, требует сшивки, тогда как PE-RT – обычный термопласт (как, например, полипропилен PPRC) – обладает близкими к PEX-свойствами, но при переработке данный материал не требует сшивки. Исключение из технологического процесса стадии сшивания ПЭ увеличивает производительность линии и позволяет избавиться от понятия «процент сшивки», что гарантирует стопроцентную работу трубопровода при заявленных характеристиках. Полиэтилен повышенной термостойкости PE-RT – это этилен-октеновый сополимер, обладающий уникальной молекулярной структурой с контролируемым распределением боковых цепей, что позволяет достичь высоких показателей сопротивления гидростатическому напряжению в широком интервале температур эксплуатации (от –50 до +95 °C). Основные успехи были достигнуты в понимании взаимосвязи «структура–свойства» полимеров благодаря разработке улучшенной технологии и применению катализаторов, с помощью которых можно контролировать внедрение и размещение сомономера в основной цепочке полимера. Такая более высокая точность определения микрокристалличности полимера позволяет создавать новые комбинации рабочих характеристик. Теперь возможно получение полимеров, сочетающих в себе высокотемпературные рабочие характеристики с гибкостью или лучшей длительной текучестью для той или иной жесткости. Уникальность нового класса полиэтиленовых материалов (PE-RT) заключается в том, что для получения хорошей долгосрочной гидростатической прочности при высоких температурах отсутствует необходимость их сшивки, сырье с завода-изготовителя поступает в готовом состоянии. Это дает существенные преимущества при обработке по сравнению с системами из сшитого полиэтилена (PEX). Молекулы поперечных цепочек повышают ударопрочность материала и стойкость к растрескиванию под воздействием изгиба. За счет связывания между собой множества кристаллитов улучшаются свойства длительной ползучести. Боковые цепочки обладают растяжимостью и подвижностью, благодаря чему они способны поглощать и рассеивать энергию.
Трубы из теплостойкого полиэтилена PE-RTII предназначены для систем: - холодного, горячего водоснабжения;
- питьевого водоснабжения;
- подключения радиаторов;
- напольного отопления.
Трубы, изготовленные из PE-RT, демонстрируют отличную длительную гидростатическую прочность при повышенных температурах без необходимости сшивки. Благодаря этому данный продукт особенно подходит для производства труб для горячей воды. Применение и монтаж пластиковых труб для горячего водоснабжения и отопления регламентируются следующими документами: СП 40-102–2013 «Проектирование и монтаж трубопроводов систем водоснабжения и канализации из полимерных материалов. Общие требования» и СП 60.13330.2019 «Отопление, вентиляция и кондиционирование воздуха. Актуализированная редакция СНиП 41-01–2003». Данный материал получил одобрение и был включен в ГОСТ Р 52134 (редакция 2017 г.) «Трубы напорные из термопластов и соединительные детали к ним для систем водоснабжения и отопления. Общие технические условия», а с сентября 2022 г. – в новый ГОСТ 32415–2020 «Трубы напорные из термопластов и соединительные детали к ним для систем водоснабжения и отопления. Общие технические условия». PE-RT рекомендуется для изготовления любых труб коммунального назначения: подача горячей и/или холодной воды в напорных сетях, нагрева и подачи питьевой воды в зданиях, для системы «теплый пол», радиаторного отопления. Такие трубопроводные системы, как правило, работают под давлением от 2 до 10 бар при температуре до 80 °C с аварийными температурами 95–100 °C. Условия приме-нения труб горячей воды различных классов назначения описываются в стандарте ГОСТ 52134 (напольное панельное отопление, соединительные трубы батарей отопления и водопроводно-канализационные трубы). Преимуществами таких пластиковых труб являются чрезвычайная гибкость, отсутствие коррозии и стойкость ко многим химикатам. PE-RT-трубы отличаются легкостью монтажа, а возможность сварки плавлением и легкий вес труб упрощают работу с ними на местах и транспортировку. Кроме того, отсутствие сшивки позволяет достигать высоких скоростей производства. Это преимущество важно для производства многослойных композитных труб. Данный продукт специально разработан для обеспечения отличной длительной гидроста-тической прочности при повышенных температурах. Это существенно отличает его от традиционных полиэтиленов средней и высокой плотности для производства напорных труб, которые по существу разработаны для долгосрочного применения, но при температурах 40 °C. Таблица 1.1. Технические характеристики труб из термостойкого полиэтилена (PE-RT). | Наименование показателя | PE-RT | | | Наружный диаметр, мм | 16 | 20 | | | Внутренний диаметр, мм | 12 | 16 | | | Толщина стенки трубы, мм | 2 | 2 | | | Длина бухты/штанги, м | 200/100/6 | 100/6 | | | Масса 1 п.м. трубы, г | 82 | 131 | | | Объем жидкости в 1 п.м. трубы, л | 0,113 | 0,201 | | | Рабочая температура, | 20÷90 | | | Аварийная температура (не более 1 часа), ºС | 100 | | | Максимальное рабочее давление при температуре 90ºС, Мпа | 0,6 | | | | | | | Максимальное рабочее давление при температуре 20ºС, Мпа | 1,25 | | | | | | | Коэффициент теплового линейного расширения, K-1 | 1,95х10-4 | | | Изменение длины трубы после прогрева при температуре 120ºС в течение 60 мин, % | 1,45 | | | Коэффициент эквивалентной равномерно-зернистой шероховатости | 0,004 | | | Диффузия кислорода, мг/м3 в сутки | 0,02 | | | Коэффициент теплопроводности, Вт/м·К | 0,43 | | | Гарантийный срок, лет | 10 | | | Срок службы при соблюдении правил монтажа и эксплуатации, лет | 50 | | Источник: по данным открытых источников информации |
