Используемые в бытовом горячем и холодном водоснабжении, отоплении полимерные трубы практически полностью вытеснили из употребления металлические трубопроводы. Одна из распространенных разновидностей полимеров — металлопластиковые трубы, находящие широкое применение во всех хозяйственно-бытовых областях.
Любой потребитель, решивший использовать в своих коммуникациях трубные изделия из металлопласта (МП), столкнется не только с существенной разницей в их стоимости, но и широким рядом производителей данной продукции. Чтобы не совершить ошибок при выборе металлопластиковых труб, полезно изучить их физические и эксплуатационные параметры, ознакомиться с основными фирмами-производителями высококачественной продукции.
Рис. 1 Примеры использования МП-труб
Сферы применения трубного металлопласта
В бытовом хозяйстве металлопластиковые трубы используют в следующих коммуникациях:
Материалы изготовления труб из металлопласта
Любая труба металлопласт изготавливается из полиэтилена (ПЭ) с модифицированной молекулярной решеткой. В ней также обязательно используется алюминиевый слой и присутствует еще одна внешняя оболочка из обычного или преобразованного полиэтилена.
Рис. 2 Физические характеристики РЕХ в сравнении с другими типами ПЭ
Для производства МП-труб используют следующие модификации полиэтиленов:
Сшитый РЕХ. Полимер получил свое название (PE — PolyEthylene, X — Cross-linked) в связи с поперечными связями между молекулами в его структуре.
Этого достигают за счет введения в полиэтиленовую массу химреагентов или облучения ее направленным пучком электронов (химическое или физическое сшивание). В результате в кристаллической решетке происходит отрыв молекулы водорода, а образовавшаяся свободная связь используется для поперечного соединения полиэтиленовых цепочек.
При химической сшивке в массу полиэтилена высокого давления ПВД (низкой плотности LDPE) добавляют стабилизирующие, катализирующие процесс вспенивания и преобразующие молекулярную решетку химреагенты с одновременным ее нагреванием. На выходе получают эластичный материал с закрытой мелкопористой структурой (меньше 1 мм) и шероховатой поверхностью.
При физической сшивке основным сырьем также является полиэтилен высокого давления (ПВД), в который добавляют вспенивающие, катализирующие, стабилизирующие и прочие реагенты. Готовую экструдированную трубную оболочку облучают пучком быстрых электронов, генерируемых эмиттером и проходящих через разгонную систему (ускоритель).
На выходе получают эластичное изделие с мелкими закрытыми порами и гладкой поверхностью.
Рис. 3 Процесс пероксидной сшивки
По технологии производства различают следующие методы и соответственно марки сшитого полиэтилена:
РЕХ-А. Способ его производства заключается в нагревании полиэтилена низкой плотности LDPE в среде пероксидов — химических веществ, содержащих два атома кислорода (к примеру, пероксид натрия Na2O2).
Пероксиды отрывают из молекулярных цепочек молекулы водорода Н, а полученные свободные связи используются для их поперечной сшивки (рис. 3).
В результате получают полиэтилен, носящий обозначение РЕХ-А (РЕ-Ха) со степенью сшивания до 90%.
Трубы из РЕХ-А обладают наилучшими физическими характеристиками, хорошо держат форму (сразу выпрямляются при разматывании бухты), не подвержены заломам.
PEX-B. Это обозначение технологии получения сшитого ПЭ добавлением в его массу воды и органосиланидов — молекул кремния Si с органорадикалами, самый используемый из них — винилтриметаксилоксан (H2C=CH)Si(OR)3) с катализаторами.
Техпроцесс (рис. 5) состоит из двух этапов. Вначале полиэтиленовую массу нагревают до высоких температур, превращая находящиеся в ней силаниды в активные радикалы. Они замещают атомарный водород Н в молекулярной цепочке полиэтилена.
При обработке материала горячей водой или паром радикалы забирают из нее молекулу кислорода, образуя устойчивую гидроокись. Таким образом, пространственная молекулярная решетка полиэтилена формируется за счет поперечных Si-O связей.
Силановая сшивка дает около 80% продольных связей, труба по прочностным характеристикам практически не уступает пероксидной, но медленнее восстанавливается и обладает меньшей эластичностью.
РЕХ-С. Это метод сшивки ПЭ-материала потоком заряженных частиц, которыми выступают электроны или жесткое гамма-излучение от применения радиоактивного кобальта (Co60).
Обычно используют более безопасный способ пучкового облучения высокоэнергетичными электронами, которые получают от циклического промышленного ускорителя — бетатрона. Электроны выбивают из молекулярной структуры водород Н, в результате атомы углерода С поперечно связываются друг с другом (рис. 4).
Процесс происходит при обработке уже готового изделия, в результате поперечные связи образуются лишь у 60% молекулярных цепочек полиэтилена. К тому же из-за разной удаленности трубных стенок от источника излучения наблюдается неравномерность сшивания.
Полученная по технологии РЕХ-С трубная продукция отличается не слишком высокой эластичностью и склонна к заломам.
Рис. 4 Электронная сшивка
PEX-D. Сшивка при помощи азотосодержащих реагентов из-за сложности и дороговизны производства, недостаточно высокой степени сшивания (около 70%) не получила распространения в промышленности, поэтому не используется ни одним из производителей трубной продукции.
Из рассмотренных методов не сложно прийти к выводу, что пероксидная технология имеет наилучший результат сшивания в 90% по сравнению с другими техпроцессами азотной (PEX-D, 70%) силановой (РЕХ-В,80%), радиационной сшивки (РЕХ-С, 60%). Поэтому практически во всех РЕХ-трубах, где большое значение играет гибкость, эластичность и одновременно высокие прочностные, температурные характеристики материала, используют именно РЕХ-А полимер.
Что касается МП-труб, то из-за наличия жесткой алюминиевой оболочки, эластичность и гибкость сшитого полиэтилена не играет столь важной роли, как в изделиях из чистого РЕХ. Поэтому многие производители используют в своей трубной продукции более дешевые технологии сшивки без ощутимой потери качества в сравнении с полимером из РЕХ-А.
Читайте также: Пресс клещи для металлопластиковых труб – виды, модели, как пользоваться
Рис. 5 Силановая сшивка
Также утверждение, что РЕХ-А — лучший вид сшитого полиэтилена не является истиной, которую нельзя оспорить. Помимо степени сшивки, на химико-физические, эксплуатационные свойства модифицированного полиэтилена оказывает влияние и взаимодействие между собой молекул в решетке. Это происходит за счет водородных связей, возникающих следствие присутствия атомарных полярных групп и активных атомов. Данный процесс в наибольшей степени характерен для ПЭ, сшитого по силановой технологии.
Благодаря большому количеству силанольных групп, которые образуют дополнительные точки сцепления, структурная плотность сетки РЕХ-В на 30% больше в сравнении с пероксидно сшитым ПЭ и на 250% превосходит материал, полученный по радиационной технологии. РЕХ-В обладает большей гибкостью, меньшей степенью деформации при высоких температурных нагрузках и на стендовых испытаниях имеет прочностные преимущества перед РЕ-Ха, если образцы нагревают до 90 °С.
Рис. 6 Сравнение методов сшивки
Любые разновидности модифицированного полиэтилена в сравнении с исходным материалом обладают более высокими прочностью и плотностью, низкими теплопроводностью и влагопоглощением, высокой стойкостью к агрессивным химическим реагентам. К тому же материал более эластичен и гибок, в связи с чем повышены его шумопоглощающие свойства. И вишенка на торте ко всем улучшенным характеристикам РЕХ — молекулярная память материала. При любых физических деформациях (заломы, загибы) РЕХ-труба восстанавливает свою первоначальную форму, правда для этого ее необходимо нагреть до определенной температуры феном.
Следует отметить, что некоторые фирмы-производители под видом сшитого могут реализовывать трубную продукцию из обычного или с очень низкой степенью сшивки полиэтилена. Чтобы выявить несоответствие, трубную оболочку нагревают в пламени горелки до температуры 150 — 180 °С, при этом обычный полиэтилен плавится, сшитый не меняет своей формы, а при слишком высоких температурах начинает гореть.
Возможно будет интересно: Какие трубы лучше для водопровода металлопластик или полипропилен
Рис. 7 Молекулярные решетки полиэтиленов
Термостойкий PE-RT. Полиэтилен повышенного температурного сопротивления (Polyethylene of Raised Temperature resistance) сравнительно новой трубный материал.
Его основное отличие от обычного ПЭ, сополимером которого является бутен (второе название бутилен C4H8) — применение другого реагента в этом качестве, а именно углеводорода октена (октилена C8H16). Благодаря более протяженной и разветвленной молекулярной решетке октена, он создает вокруг полиэтиленовых молекулярных цепочек множество взаимопереплетенных ветвей.
То есть в отличие от сшитого полиэтилена с межатомными связями, в термостойком происходит физический процесс укрепления структуры за счет взаимного сплетения разветвленных молекулярных цепочек.
В результате полученный материал приобрел устойчивость к высоким температурам и воздействию ультрафиолетового излучения, которого боится подавляющее число пластиков.
Так как PE-RT сохранил основные физические параметры своего обычного ПЭ аналога, теоретически (не столь часто на практике) PE-RT трубопровод можно соединять диффузионной пайкой.
К недостаткам PE-RT в сравнении с сшитой модификацией следует отнести более низкую долговременную стойкость при эксплуатации в условиях повышенных температур и давлений, меньшую степень устойчивости к кислотам.
Вполне логично, что PE-RT не обладает межклеточной памятью.
Благодаря тому, что из технологического процесса производства PE-RT исключена стадия сшивки, повышается производительность линии и удешевляется производство. Появилась возможность точно задавать технические характеристики выпускаемого материала путем балансировки количественного состава октена. Также термостойкий полиэтилен может использоваться как сырье для вторичной переработки.
Рис. 8 Структура металлопластиковых труб
Конструктивное устройство металлопластиковых труб
Стандартная конструкция любой трубы из металлопластика – это внутренняя алюминиевая оболочка, окруженная изнутри и снаружи полиэтиленовыми стенками. Чтобы избежать расслоения, все оболочки между собой склеивают. В зависимости от фирмы-производителя, сечения стенки, толщина алюминиевого слоя составляет от 0,15 до 1,2 мм. Продольное соединение торцов алюминиевой гильзы производится по разным технологиям, это может быть лазерная, ультразвуковая или аргонно-дуговая ТИГ-сварка.
Также наружная ПЭ-оболочка отличается у разных производителей. К примеру, широко известный немецкий концерн Рехау выпускает ее из обычного полиэтилена (структура стенок PEX/AL/PE), а российско-итальянская компания Valtec делает наружный и внутренний слой из полиэтилена с разной степенью сшивки (строение оболочки PEX/AL/PEX). Процентная разница в степени сшивания полиэтилена — изнутри трубной оболочки она 65%, снаружи около 55%.
Рис. 9 Технические характеристики МП-труб на примере Uponor MLC
Металлопластиковые трубы — технические и эксплуатационные характеристики
Трубы из металлопласта выпускают разные фирмы-производители с характеристиками, имеющими незначительные отличия. Если рассмотреть трубную продукцию немецкого концерна Рехау, на параметры которой ориентируются многие компании, то она имеет следующие технические и эксплуатационные параметры:
Рис. 10 Пресс-фитинги и технология их монтажа
Технологии монтажа
Для монтажа трубопроводов из эластичного сшитого полиэтилена используется технология с применением фитингов и натяжных муфт. При подсоединении фитинга к РЕХ-трубе ее стенки расширяют калибратором для металлопластиковых труб, вставляют внутрь фитинговый штуцер и поверх него при помощи специального ручного или электрического инструмента через трубную стенку натягивают гильзу.
Однако наличие жесткой алюминиевой оболочки в МП-трубах делает данный способ их стыковки неприемлемым, поэтому для их соединения используют другие методы.
Пресс-фитинги
Прессовые фитинги — это основная технология монтажа металлопластиковых труб. Стандартный пресс-фитинг имеет встроенную наружную гильзу с нормированным расстоянием до поверхности его опорного штуцера.
Читайте также: Монтаж ПНД труб видео
При проведении соединения фрагмент трубы вставляют в фитинг, отслеживая глубину его погружения по специальному окошку в гильзе. Затем гильзу обжимают ручными или электрическими пресс-клещами. Любой прессовой инструмент оснащают рядом сменных профильных насадок для каждого типоразмера МП-трубы. В результате оболочка трубы под опрессованной гильзой деформируется и плотно облегает фитинговый штуцер.
Кстати, про пресс клещи для металлопластиковых труб можно подробнее узнать в отдельной статье.
Прессовое соединение является неразборным, обеспечивает очень высокую степень надежности и прочности монтажа. Смонтированный при помощи прес-фитингов трубопровод допускается помещать под стяжку и штукатурку стен.
Рис.11 Компрессионные фитинги и их разновидность Евроконус для подключения к коллекторным гребенкам
Компрессионные фитинги
Основная область применения подобного типа фитингов — подключение металлопластиковых труб к коллекторным разводкам (Еврофитинг) теплых полов и смесителям. При монтаже заранее откалиброванная МП-труба вставляется в штуцер, а ее оболочка прижимается к нему посредством кольца с прорезью (сухаря), которое сжимает резьбовая гайка.
Данное соединение является разборным, однако трубопровод на компрессионных фитингах не рекомендуется укладывать под стяжку и штукатурку.
Пуш-фитинги
Пуш-фитинги — это инновационная технология монтажа полимерных трубопроводов. Процесс стыковки состоит во вталкивании МП-трубы в фитинг до щелчка и занимает по времени 1 — 2 секунды. Специальный внутренний механизм пуш-фитинга надежно и герметично фиксирует изделие, при этом металлопластиковая труба может свободно вращаться вокруг своей оси. Пуш-фитинги могут быть разборной и неразборной конструкции.
Их широкое применение сдерживает довольно высокая стоимость и невозможность размещать трубопровод под стяжкой или штукатуркой.
Рис. 12 Пуш-фитинги
Ведущие производители
Среди компаний, выпускающих различные виды металлопластиковых труб, ведущие позиции занимают европейские производители, конкуренцию которым из-за чуть более низкого качества и соответственно цены составляют некоторые российские, китайские фирмы. Для рядового потребителя интерес могут представлять следующие торговые марки:
Henco. Бренд принадлежит бельгийской компании, поставляющей на рынок МП-трубы со структурой Pe-Xc/Al/Pe-Xc и диаметрами от 14 до 75 мм. Их алюминиевая гильза сварена в стык без нахлеста, имеет толщину в зависимости от трубного диаметра 0,4 — 1,2 мм, что является наивысшим показателем в сравнении с другими конкурирующими компаниями. Как и любая фирма-производитель, Henco помимо трубной продукции выпускает широкий ряд прессовых, компрессионных и пуш-фитингов из латуни и полимеров. Компания также производит эластичные полимерные фитинги из фторопласта (поливинилиденфротида ПВДФ) характерного белого цвета, которые в два раза дешевле латунных и выдерживают давление в 16 бар.
Uponor. Торговая марка финской компании, одной товарных линеек которой является серия МП-труб Uponor MLC из термостойкого полиэтилена PE-RT/AL/PE-RT. Фирма выпускает трубы с наружным диаметром от 16 до 110 мм и толщиной стенки от 2 до 10 мм, алюминиевая оболочка которых сварена внахлест. Uponor производит широкий ряд прессовых и компенсационных с накидной гайкой фитингов из латуни, полифенилсульфона (PPSU, ПФС), а также в сочетании их с нержавейкой, алюминием.
Oventrop. Бренд принадлежит немецкой фирме-производителю, выпускающей металлопластиковой трубы серии Copipe HS из модифицированного полиэтилена PE-RT/AL/PE-RT. Их диаметры лежат в диапазоне от 14 до 63 мм, толщина стенки от 2 до 6 мм. Алюминиевая оболочка МП-труб сварена встык. Для монтажа используются прессовые с опорной втулкой из бронзы Cofit P и компрессионные Cofit S фитинги.
Rehau. Торговая марка немецкого концерна, выпускающего металлопластиковые трубы характерного серебристого цвета серии Stabil и Stabil Platinum диаметрами от 16,2 до 40 мм и толщиной стенки от 2, 6 до 6 мм. Их оболочки выполнены из сшитого по пероксидной технологии и обычного полиэтилена (структура РЕХ-А/AL/PE). Для монтажа трубопровода используются прессовые фитинги из латуни, бронзы, нержавеющей стали и полифенилсульфона (PPSU).
Рис. 13 Металлопластиковые трубы разных производителей — сравнительные характеристики и цены 2018 г
Viega. Торговая марка немецкой компании, выпускающей оригинальную металлопластиковую трубу Viega Pexfit Fosta с запоминающейся внутренней оболочкой синего цвета из сшитого полиэтилена PEX-С, покрытую снаружи тонким защитным слоем белого цвета из обычного ПЭ. Диаметры трубной продукции 16, 20 и 25 мм. Для монтажа трубопроводов используют фитинги с опорной втулкой из красной литьевой бронзы и обжимной гильзой из нержавеющей стали.
Valtec. Металлопластиковые трубы совместной российско-итальянской компании изготовлены из сшитого по силановой технологии полиэтилена PEX-b. При этом внутренний слой имеет степень сшивки 65%, а наружный защитный 55%. Внутренний алюминиевая гильза толщиной 0,25 — 0,4 сварена без стыка ТИГ-методом.
Трубы выпускают диаметром от 16 до 40 мм с толщиной стенки от 2 до 3,5 мм, на них выдается гарантия сроком до 10 лет. Для монтажа используют латунные (марка CW617N) обжимные пресс-фитинги с гильзой из нержавейки (AISI 304).
Nanoplast. Торговая марка российской компании с заводом в Екатеринбурге, производящий металлопластиковые трубы серии Classic диаметрами от 16 до 32 мм с толщиной стенки от 2 до 3 мм. Трубы изготовлены из термостойкого полиэтилена PE-RT и имеют толщину алюминиевого слоя от 0,3 до 0,55 мм.
Помимо вышеуказанных торговых марок, МП-трубы выпускают многие другие широко известные европейские производители с брендами Sanha, Kermi (Германия), Stout, Altstream, Uni-Fitt, Ape (Италия), Wawin (Чехия), Gerebit (Швейцария).
К категории недорогих трубных изделий можно отнести продукцию известных компаний российских и китайских торговых марок Tim, Millennium, Зубр (производство размещено в Китае).
Рис. 14 Стоимость популярных торговых марок недорогих МП-труб 2020 г
Металлопластиковые трубы находят широкое применение в системах горячего водоснабжения, отопления и теплых полов индивидуальных жилых домов. Их выпускают широкий ряд европейских, российских и китайских производителей, ставя перед покупателем непростую задачу по рациональному выбору продукции с точки зрения оптимального соотношения цены и качества.
