Труба Valtec Super - PERT для эксПЕРТа.
Сшитый (вулканизированный) полиэтилен.
Использование поперечно-сшитого полиэтилена для производства металлопластиковых труб прочно вошло в арсенал передовых технологий и уже мало кого может удивить своей новизной. Образование пространственных связей между отдельными макромолекулами полиэтилена придает сшитому полиэтилену (РЕХ) ряд свойств ( см. таблицу 1), позволяющих использовать трубы из него в системах отопления, горячего и холодного водоснабжения, гарантируя при этом 30-50-летний срок их эксплуатации.
Таблица 1
Изменение свойств полиэтилена при сшивке
|
Свойство
|
Изменение после сшивки
|
| Плотность |
Уменьшается незначительно |
| Прочность на растяжение |
Увеличивается |
| Прочность на сжатие |
Увеличивается |
| Коэффициент линейного расширения |
Уменьшается |
| Температурная стойкость |
Увеличивается с 70°С до 95°С |
| Химическая стойкость |
Повышается |
| Пластичность |
Уменьшается |
| Релаксация (потеря механических свойств во времени) |
Уменьшается |
| Стойкость к истиранию |
Увеличивается |
| Стойкость к УФО |
Увеличивается |
| Стойкость к низким температурам |
Увеличивается |
| Твердость |
Увеличивается |
Однако , все известные технологии сшивки полиэтилена (пероксидный (А); силановый (В); лучевой (С), азотный (D)) требуют использования либо достаточно небезопасного и дорогого исходного сырья (А,В,D), либо дорогостоящего оборудования (С). Это, естественно сказывается на себестоимости получаемого металлопластика.
PERT
Одной из последних новинок в технологии производства полиолефинов стал метод направленного пространственного формирования боковых связей в макромолекулах полимера. Поскольку этот процесс происходит непосредственно при полимеризации этилена, никаких дополнительных каталитических добавок или технологических приемов при экструдировании труб не требуется.
Получившийся полиэтилен получил название PERT (Polyethylene Resistance Temperature) или DOWLEX*2344E (Dow Chemical Company). В некоторых источниках этот материал обозначают, как LPE или 'линейный полиэтилен', чтобы отличать его от 'сшитого'. Европейский нормы законодательно обособили
PERT от сшитого (вулканизированного) полиэтилена, создав на него отдельные нормативы DIN 16833 и DIN 4721 ( нормативы для РЕХ -DIN 16892 и DIN 16892).
Суть метода Dow-технологии заключается в следующем. Вместо обычного бутена в качестве сопутствующего мономера используется октен (октилен) имеющий формулу С8Н16. В отличие от 'плоского' бутена октен имеет протяженную пространственно развитую структуру. Образуя боковые ветви основного полимера, кополимер создает вокруг главной цепи область взаимопереплетенных цепочек комономера. Эти 'ветви' соседних макромолекул взаимно переплетаются, образуя пространственное сцепление не за счет образования межатомных связей, а за счет сцепления и переплетения своих 'ветвей'. (см. рисунок 1).
Рисунок 1.
Получившийся материал приобретает ряд свойств, присущих PEX, таких как повышенная долговременная термостойкость и увеличение прочности. Химическая стойкость PERT существенно не изменяется, поэтому в ксилене он растворяется. PERT сохраняет присущую обычному полиэтилену гибкость. Самым главным приобретением PERT по сравнению со своим 'материнским' полиэтиленом средней плотности (PEMD) является увеличение стойкости к ультрафиолетовому и электромагнитному излучению. Таким образом, металлопластиковые трубы из 'связанного' полиэтилена гораздо выносливее труб из РЕХ по отношению к прямым солнечным лучам. Кроме того, их можно прокладывать вблизи от электропроводов и высокочастотных кабелей, не опасаясь того, что они со временем 'остекленеют', как это может произойти с трубами из РЕХ.
Изменение свойств PERT по сравнению с 'материнским' полиэтиленом средней плотности наглядно иллюстрирует таблица 2.
Таблица 2
Сравнение свойств PERT , PEMD, PEX
| Свойства |
Ед.изм. |
Норма испытаний |
PERT |
РЕХ |
PEMD |
| Плотность |
Г/см3 |
ISO 1183 |
0,933 |
0,94 |
0,93 |
| Индекс расплава, 190°С; 2,16 кг |
Г/10мин |
ISO 1133 |
0,7 |
0,33 |
1,0 |
| Индекс расплава, 190°С; 5,0 кг |
Г/10мин |
ISO 1133 |
2,2 |
1,5 |
2,5 |
| Точка плавления кристаллитов |
°С |
ISO 306 (А) |
122 |
133 |
116 |
| Теплопроводность |
Вт/м К |
DIN 52612-1 |
0,4 |
0,36 |
0,4 |
| Коэффициент линейного расширения |
10-4/°С |
DIN 53752 |
1,95 |
1,4 |
2,3 |
| Твердость(по Шору, шкала D) |
|
ISO 868 |
53 |
60 |
48 |
| Предел пропорциональности при растяжении |
МПа |
ISO 527 |
16,5 |
20 |
14 |
| Относительное удлинение при достижении предела пропорциональности |
% |
ISO 527 |
13 |
20 |
13 |
| Предел прочности при растяжении |
МПа |
ISO 527 |
34 |
38 |
28 |
| Относительное удлинение при достижении предела прочности |
% |
ISO 527 |
800 |
500 |
800 |
| Модуль упругости (Юнга) |
МПа |
ISO 527 |
580 |
900 |
400 |
Valtec Super
Компания Valtrompia Technic в дополнение к уже завоевавшей доверие монтажников металлопластиковой трубе Valpex (PEX-AL-PEX) предлагает на российский рынок новинку - металлопластиковую трубу Valtec Super (PERT-AL-PERT). Наружные и внутренние слои этой трубы выполнены из 'сцепленного' полиэтилена PERT ( гранулированное сырье - DOWLEX*2344E компании Dow Chemical Company). Для предотвращения диффузии кислорода в полость трубы , а также для сохранения трубой приданной при монтаже формы, труба имеет слой из алюминиевой фольги толщиной 0,25мм, сваренной ультразвуковой сваркой ' внахлест'. Величина 'нахлеста' для трубы диаметром 16мм составляет 2,3мм, что гарантирует сварное соединение , равнопрочное с самим алюминием.
Сварка алюминия
В настоящее время практикуется четыре основных способа сварки алюминия для металлопластиковых труб
-
Сварка неплавящимся электродом в среде инертного газа (TIG). Этот вид сварки позволяет сваривать фольгу практически любой толщины. К недостатком метода следует отнести необходимость использования аргона , замены электрода каждые 3 часа и теоретическую возможность прожига алюминия.
-
Лазерная сварка в среде СО2 . Достаточно энергозатратная технология ( требует в 3-4 раза большей мощности, чем Nd-YAG сварка). Позволяет сваривать достаточно тонкую алюминиевую фольгу 0,2-0,3мм. Дает ровный прочный шов.
-
Сварка твердотельным неодимовым лазером на основе иттриево-алюминиевого граната (Nd-YAG). Наиболее быстрый способ сварки, позволяющий производить оперативный контроль качества сварки за счет измерения вихревых токов ( токов Фуко). Годится также только для тонкой алюминиевой фольги -0,3мм.
-
Ультразвуковая точечная сварка. Самый медленный из всех вышеприведенных способ сварки, но дает достаточно прочное соединение за счет трехрядной точечно-контактной сварки двух кромок алюминия 'внахлест'. В отличие от прочих технологий, экструдирование внутреннего слоя трубы производится после сварки алюминия. Это гарантирует отсутствие возможных повреждений внутреннего слоя, которые могут допускаться в предыдущих трех случаях, когда сварка производится прямо на поверхности затвердевшего внутреннего слоя полиэтилена.
Поскольку при ультразвуковой контактной сварки индукционный метод контроля сварного шва неприемлем, при производстве труб Valtec Super на фирме Valtrompia Technic используется предварительная проклейка всей поверхности будущего шва трубы, с последующей сваркой. Такая предосторожность обеспечивает полноценную сварку на всем протяжении шва. Для стыков алюминиевых лент по длине используется Nd-YAG сварка, так как в месте пересечения продольного и поперечного шва не должен образовываться 'бугор', заметно снижающий общий показатель шероховатости внутренней поверхности.
Алюминий
Обычно алюминий получаемый их окисесодержащих пород ( бокситов) с добавкой криолита (3NaF AlF3) после продувки хлором, удаляющим водород, имеет чистоту 94-96%. Именно из этого алюминия делается средний слой у большинства металлопластиковых труб. Прочность такого алюминия составляет 60-70Н/мм2. Напомним, что конструкционную прочность в 380-600Н/мм2 имеют только сплавы алюминия с медью, магнием, марганцем, железом и кремнием (дюралюминий). Но приобретение прочности пропорционально снижает гибкость материала, поэтому хорошую фольгу из дюралюминия сделать не удастся.
Поскольку, основным преимуществом PERT по сравнению с PEX является повышенная гибкость, то для труб Valtec Super фирма Valtrompia Technic решила применить алюминий повышенной гибкости, которую удалось достичь, благодаря вакуумному 'выжиганию' примесей железа, присутствующих в алюминии в количестве до 1% Железо как раз и есть элемент, регулирующий гибкость конечного продукта. При отжиге в присутствии фтористого алюминия содержание железа и прочих примесей снижается, и чистота алюминия достигает 99,4%, что делает его гибче обычного при достаточной прочности - 55 Н/мм2. Сохранение 0,3% примеси железа и 0,2% примесей кремния обеспечивает достаточную свариваемость фольги ультразвуковой сваркой.
Парадокс металлопластика
Если говорить об алюминиевой прослойке в металлопластиковых трубах, то сложилась достаточно парадоксальная ситуация. Алюминиевый слой ни по российским нормам , ни по европейским и североамериканским нормам в расчет прочности включаться не должен. Расчетное предельное напряжение в стенках трубы исчисляется только для полиэтиленового (PEX, PERT) слоя. Таким образом, получается, что чем толще слой алюминия, тем меньше прочностные показатели трубы, так как происходит соответствующее уменьшение толщины расчетного слоя полиэтилена. Исходя из такого ограничения, принято алюминиевый слой в металлопластиковой трубе считать просто антидиффузионным барьером, конструктивным элементом, позволяющим сохранять трубе приданную форму и способом уменьшения температурного удлинения трубы. Поэтому говорить о прочностных показателях алюминия, казалось бы, вовсе незачем. Однако, можно легко посчитать, какую несущую способность имеет алюминиевый слой в трубе Valtec Super . При толщине 0,2мм и пределе прочности 55Н/мм2 алюминиевая труба диаметром 14мм способна выдержать внутреннее давление
Р=55х2х0,25/14=1,96 Н/мм2=19,6 бар. Этот запас по прочности подтверждается данными разрывного испытания труб Valtec Super . Труба с наружным диаметром 16мм разрушилась при внутреннем давлении 94 бара, а труба диаметром 20мм - 87 бар. Вероятнее всего, жесткая конкуренция на рынке металлопластиковых труб вынудит производителей инициировать пересмотр норм для учета металлического слоя в прочностных расчетах. А это , в свою очередь, заставит производителей искать пути повышения прочности металлической прослойки. В числе наиболее перспективных путей видится использование специального дюралюминия ( например, состава Al+Si+Fe) или оцинкованной стали толщиной 0,5-0,8 мм с защитными слоями из различных модификаций полиэтилена. Во всяком случае, троекратный перерасход полиэтилена в металлопластиковых трубах конкуренция поддерживать не позволит.
Клей
Как и в трубах Valpex для труб Valtec Super использован клей американского концерна DSM для композиций полиэтилен-алюминий. Обладая прекрасной адгезией и когезией этот клей имеет прочность 70 Н/10мм и гарантирует общий коэффициент линейного расширения 0,26х10-4 1/°С, и отсутствие расслоений при рабочей температуре на весь период эксплуатации.
Основные отличия труб Valtec Super от труб Valpex
- трубы Valtec Super обладают лучшей гибкостью по сравнению с трубами Valpex;
- трубы Valtec Super имеют повышенную стойкость к ультрафиолетовым лучам и электромагнитным волнам;
- прочность труб Valtec Super на 12% ниже прочности труб Valpex;
- химическая стойкость труб Valtec Super несколько ниже, чем у Valpex (растворяется в толуоле и ксилене);
- термическая стойкость (кратковременная ) труб Valtec Super составляет 110°С, тогда как у Valpex этот показатель составляет 130°С;
- стоимость труб Valtec Super несколько ниже , чем Valpex.
- Номенклатура труб Valtec Super ограничена диаметрами 16 и 20мм.
Сферы применения
Технические и экономические характеристики труб Valtec Super определяют те приоритетные направления, где их использование даст наибольший выигрыш в качестве, скорости монтажа, удобстве в работе и стоимости:
- устройство систем теплых полов и теплых стен;
- монтаж систем подогрева грунта в теплицах и парниках,
- прокладка внутриквартирных сетей холодной и горячей воды;
- технологические трубопроводы для пищевых жидкостей (молоко, пиво и пр.).
ХАРАКТЕРИСТИКИ ТРУБ VALTEC SUPER
| Наименование показателя |
Наружный диаметр, мм
|
|
16
|
20
|
| Внутренний диаметр, мм |
12
|
16
|
| Толщина стенки трубы, мм |
2,0
|
| Толщина слоя алюминия, мм |
0,2
|
0,25
|
| Вес 1 п.м. трубы, г |
125
|
190
|
| Объем жидкости в 1 м.п. трубы, л |
0,113
|
0,201
|
| Длина бухты, м |
200
|
100
|
| Диаметр бухты, см |
80
|
80
|
| Рабочая температура при давлении 10 бар, °С |
0-95
|
| Рабочая температура при давлении 25 бар, °С |
0-25
|
| Максимальная кратковременно допустимая температура, °С |
110
|
| Максимальное рабочее давление при температуре 95°С, бар |
10
|
| Максимальное рабочее давление при температуре 25°С, бар |
25
|
| Максимальное (разрушающее ) давление при температуре 20°С, бар |
92
|
88
|
| Коэффициент линейного расширения, 1/°С |
0,25х10-4
|
| Абсолютная шероховатость внутренней поверхности, мм |
0,007
|
| Диффузия кислорода , мг/л |
0
|
| Коэффициент теплопроводности, Вт/м К |
0,43
|
| Прочность клеевого соединенияЧ*, Н/10мм |
70 ( норма 15)
|
| Предел прочности сварного соединения, Н/мм2 |
55
|
| Минимальный радиус изгиба вручную,мм |
60
|
75
|
| Радиус изгиба с применением кондуктора или трубогиба, мм |
40
|
55
|
* Когезия . Адгезия к алюминию и пластику - более 70 Н/10мм, поэтому отрыв идет в толще клеевого слоя.
График снижения прочности труб VALTEC SUPER во времени
График зависимости рабочего давления от температуры транспортируемой среды для труб Valtec-Super ( коэффициент запаса прочности 2)
Номограмма потерь давления для труб Valtec-Super
|
Товары 
