Полимерные трубы
Поливинилхлорид
Исторически трубы из поливинилхлорида (ПВХ) – первые полимерные трубы, появившиеся в Германии еще в 1935 г. для применения в системах холодного водоснабжения и канализации. Еще недавно они первенствовали по общему объему производство полимерных труб, а теперь заметно сдают свои позиции, уступая сшитому полиэтилену и полипропилену. Для горячего водоснабжения этот материал не применялся вследствие низкой (не более 60 °С) температурной стойкости, а также из-за выделения при повышенной температуре ряда вредных для нашего организма соединений.
Совсем иное – хлорированный поливинилхлорид (ХПВХ). Трубы из него имеют приемлемые для горячего водоснабжения и отопления характеристики. С момента появления в 1960 г. установлено 600 млн пог. м труб из этого материала.
Среди его достоинств – пожаробезопасность, обусловленная высокими температурой воспламенения (+440 °С) и кислородным индексом (необходимым для под держания процесса горения уровнем кислорода) – 60 %. Для полипропилена он, например, всего 17, а полибутена – 18 %. Недостаток труб из ХПВХ – повышенная жесткость. В европейских странах они нашли ограниченное и, что важно, с 1998 г. сокращающееся применение. В то же время в США трубы и другие сантехнические изделия из ХПВХ порежнему достаточно популярны. Так, американская фирма Genova Рroducts производит трубы для ГВС и отопления из ХВПХ, рассчитан ные на работу при температуре 82 °С и давлении 0,7 МПа в течение 50 лет.
Полиэтилен
Трубы из полиэтилена (изначально высокого, а затем и низкого давления) появились на рынках Англии и США в середине 50-х гг. прошлого века, получив широкое распространение за рубежом уже к началу 1960-х. Существеннейшими недостатками этих труб, не позволившими использовать их для отопления, стали недостаточные теплостойкость и прочность. Достоинства: возможность сварки, простота оборудования для производство полимерных труб, низкая себестоимость. Вектор развития направлен в сторону производства труб из полиэтилена для водоснабжения и канализации большей длительной прочности. Если в начале это был РЕ 32, затем РЕ 63 кстати, у нас до сих пор преобладающий – свыше 65 %), затем РЕ 80, то теперь в развитых странах на трубы идет в основном РЕ 100, имеющий значительно большие, чем его предшественники, прочность и теплостойкость. В России производство труб из РЕ 80, которые выпускаются на основе полиэтилена как средней, так и высокой плотности, освоено на буденновском ООО «Ставролен» и ОАО «Казаньоргсинтез». Значительно хуже обстоит дело с «соткой». Эпизодически такие трубы выпускает ЗАО «Завод АНД «Газтрубпласт» и ОАО «Кузполимермаш». В СНГ недавно пущены два завода полимерных труб, производящие трубы для водоснабжения из РЕ 100, – «Шеврон Мунайгаз» (Казахстан) и Darnagul Boru (Азербайджан). В последнее время на европейском рынке появился РЕ-RT (полиэтилен для повышенной температуры). Например, на трубы Dowlex для отопительных систем получены самые различные сертификаты, подтверждающие их соответствие стандартам. В России трубы из данного материала с антидиффузионной защитой предлагает польская компания KAN. Однако действует ряд факторов, ограничивающих распространение PЕ-RT: более низкие давление, стойкостьк воздействию хлора и рабочая температура по сравнению с трубами из РЕ-Х и металлопластика, конкурирующими с ними в одной номенклатурной и ценовой нише. В целом маркетинговые перспективы труб из этого материала пока неясны: они пока лишены основного преимущества, позволяющего обойти конкурентов.
Сшитый полиэтилен (РЕ-Х)
Эта технология начала распространяться около тридцати лет назад. У труб из этого материала, по сравнению почти со всеми термопластами, более высокие показатели ударной вязкости при низких температурах, стойкости к медленному и быстрому распространению трещин, химической стойкости, минимальной длительной прочности. Среди недостатков называют невозможность применять для транспортировки нефтепродуктов или в местах, где возможен контакт с ними или продуктами их переработки: маслами, растворителями, жирами. В качестве сырья для производства труб систем горячего водоснабжения обычно используется полиэтилен высокой плотности (PEHD), в котором тем или иным способом создана трехмерная сетчатая структура (cross-linked). Такой материал имеет повышенную плотность, причем основная черта его внутренней структуры – сильная молекулярная связь между полимерными цепочками. Ее добиваются, вводя в исходное сырье cшивающие добавки – пероксиды (РЕ-Ха), силаны (РЕ-Хb) – или «прошивая» исходное сырье электронами (РЕ-Хс), выбивающими из полимерных цепочек атомы водорода с образованием трехмерных связей. Именно это значительно повышает тепловую стабильность материала, обеспечивая эксплуатацию труб в отопительных системах. Степень или плотность сшивки, измеряемая в процентах, показывает долю связей между молекулами полиэтилена. Рекомендуемое значение этого показателя (в зависимости от типа сшивки) – 65–80 %. Оно определяется экспериментально в соответствии со стандартной методикой.
Различие в процессах cross-linked приводит к различиям и в термомеханических свойствах. В общем случае более высокая плотность сетчатой структуры, повышая прочность, одновременно увеличивает жесткость материала, делая трубы менее эластичными. В настоящее время можно отметить уверенное наступление на рынках РЕ-Хb, имеющего две разновидности – monosil и sioplas.
Причем в области ЖКХ лидирует вторая технология, основанная на имплантации винилсилана с пероксидом в полиэтилен и использовании каучука-катализатора (при monosil-технологии винилсилан вводится в полиэтилен при экструзии). Труба из этого заранее подготовленного материала сшивается в паровой бане, сохраняя один из основных параметров полимера – кристалличность. Скорость операции определяется диффузией влаги внутрь материала. Технология позволяет также производить сшивку уже смонтированных и сваренных трубопроводов. Однако промежуток времени межизготовлением трубы и сшивкой не может превышать полугода. Технология monosil предполагает адсорбцию жидкого силана пористым полимерным носителем и успешно применяется при производстве большемерных труб (внешний диаметр более 63 мм). Максимальную долю сшивки определяют количество винилсилана и время выдержки в паровой бане.
При радиационной технологии, в целом более дорогой, сшивка производится в уже готовом изделии. Добавка каких-либо веществ не требуется. Возможно получение трубы большого диаметра с толщиной стенок и долей сшивки, лимитированных лишь мощностью излучателя и необходимым временем облучения. Немецкая фирмы ТеСе производит трубы из РЕ-Хс для различных систем отопления. Они покрываются слоем этиленвинило вого спирта (EVOH), создающего дополнительную защиту от внешних повреждений и препятствующего диффузии кислорода. Такой защитный барьер применяет в своих трубах из РЕ-Х и другая немецкая фирма – Rehau.
Существенные недостатки однослойных труб из РЕ-Х – большое (1,6–1,7Ч 10–4 м/К) линейное тепловое расширение и проницаемость для кислорода воздуха. По СНиП 41-01-2003 она не должна превышать 0,1 г/м3•сут.
К настоящему времени только в Европе уже установлено свыше 5 млрд м. труб из РЕ-Х (все способы сшивки), на них приходится свыше 50 % общего объема рынка полимерных труб для сантехники и ГВС. Первый их производитель шведская фирма Wirsbo (с 1988 г. – в составе концерна Uponor) – вышел на рынок с пероксидной технологией в 1972 г.
К настоящему времени только ею произведено 1,2 млрд м труб из РЕ-Ха. Сегодня она предлагает трубы для радиаторного отопления. На отечественном рынке представлена также продукция фирм Viega,ТеСе (Германия), Pexep, Purmo(Финляндия), Golan Plastic Products (Израиль). Отечественные предприятия – «Ван Тубо», ЗАО «Завод АНД «Газтрубпласт», «БирПекс», корпорация «Твэл» – работают на зарубежном оборудовании, используя импортное сырье.
Полипропилен
Для производства труб используются три его модификации: гомополимер РР-Н, блок-сополимер РР-В и статистический сополимер пропилена с этиленом РР-R. Вследствие различия их долговременных характеристик РР-Н нашел применение в технологических трубопроводах, РР-В – в канализационных системах, а РР-R, имеющий более высокую долговременную прочность, – в горячем теплоснабжении и отоплении. Однако отопительные системы из полипропилена, десятилетие назад распространенные в Европе, в последнее время сдают позиции системам из труб на основе РЕ-Х. Впрочем, в России они находятся на пике популярности. И для этого есть серьезные основания. К ним, например, можно отнести наличие собственного производства. К числу важнейших достоинств труб из этого материала относят свариваемость, позволяющую получать высоконадежные соединения. У нас в стране это обстоятельство в целом ряде случаев перевешивает недостатки: жесткость, относительно большую скорость распространения трещин, меньшие, чем у сшитого полиэтилена, MRS и рабочие давления. А также линейное тепловое расширение вдвое выше, чем у основного конкурента – труб из металлопластика. Полипропилен успешно применяется и в системах холодного водоснабжения и канализации, вытесняя ПВХ за счет более высокой химической и тепловой стойкости.
Фирма Aquatherm, один из лидеров рынка, выпускает комбинированную полипропиленовую трубу Fazer. Внутри ее стенки – волокнистая структура. Fazer имеет меньшее (на 75 %) линейное расширение, меньшую толщину стенки и, соответственно, б`ольшую (на 20 %) пропускную способность при равных внешних диаметрах. Рабочее давление – 2 МПа.
Полипропиленовые трубы обладают достаточно большой жесткостью и требуют при монтаже компенсаторов и соединительных деталей. На российском рынке их представляет продукция зарубежных фирм Aquatherm, Polymelt Kunststoftechnik,
Pipelife (Германия), Wavin (Дания), Prandelli (Италия), Ekoplastik, FV-Plast (Чехия), Pilsa, Versbo, Ege Polimer, Evici Plastic, Dizayn Group (Турция), «Ельпласт» (Украина), а также российских компаний («Стройполимер», «Агригазполимер», «Бородино-Пласт»,
«Акватекс-Пласт», «Кузполимермаш», «Мега-Терм», «Трехгорный пластик»,«Эгопласт». Для получения качественных параметров труб из полипропилена необходимо определенное сырье. «Эталонным» считается продукция шведской фирмы Borealis, хотя она значительно (в среднем – на 150 евро за т) дороже аналогичного и вполне качественного сырья других фирм из Германии, Венгрии, Кореи и России – основных поставщиков полипропилена на мировом рынке.