Изоляционные материалы из сшитого полиэтилена

Свойства изоляции СПЭ

В качестве кабельной изоляции многие годы выступала промасленная бумага, которая не отличалась ни прочностью, ни стабильностью свойств. Она требовала обязательной твердой оболочки из металла, так как была неустойчива к механическим нарушениям, боялась воды и вертикальной прокладки, при которой масло стекало в нижнюю точку провода. Сейчас современные материалы из полимеров, в особенности из так называемого «сшитого» полиэтилена, все чаще заменяют бумажный способ изоляции.

Технические параметры

Сшитый полиэтилен – это полимер углеводорода этилена, модифицированный на молекулярном уровне до выстраивания абсолютно новой структуры. Полученная в процессе «сшивки» система межмолекулярных связей СПЭ выглядит, как трехмерная ячеистая сетка, похожая на кристаллическую решетку твердых веществ. Такое изменение дает особую прочность на разрыв и повышение всех остальных характеристик полиэтилена.

В сравнении как с маслонаполненной, так и ПВХ-изоляцией сшитый полиэтилен дает гораздо более высокие прочностные и диэлектрические характеристики, что видно из таблицы:

ИНТЕРЕСНО! Нижний температурный предел использования сшитого полиэтилена без изменения его диэлектрических и прочностных характеристик равен -50C, что выгодно отличает его от других полимеров (ПВХ, полипропилен), температурный диапазон эксплуатации которых начинается лишь с -15 C.

Преимущества использования

Использование СПЭ для изоляции силовых кабелей дало возможность как расширения эксплуатационных свойств электропроводки, так и более удобного ее монтажа:

• Высокие диэлектрические показатели полиэтилена при минимальных диэлектрических потерях разрешили проблему изоляции высоковольтных линий,
• Увеличение максимально допустимой температуры позволило увеличить пропускную способность провода на 20-30% по сравнению с бумажно-масляными аналогами,
• Стойкость к быстрому повышению температуры с рабочей до максимальной величины обезопасила ситуации коротких замыканий,
• Влагонепроницаемость PEX-изоляции исключила необходимость гидрозащиты,
• Устойчивость к механическим повреждениям отменила обязательную металлическую оболочку для провода небольшого сечения, тем самым облегчив его вес и уменьшив нагрузку на опорные конструкции при монтажных работах,
• Эластичность сшитого полиэтилена сделала кабель очень гибким, что позволило свободно менять направление прокладки и делать ее разноуровневой,
• Стойкость к отрицательным температурам до -50 C без изменения пластичности сделала возможным монтаж электросетей в зимних условиях без предварительного подогрева кабеля.

Недостатки

Изоляция из сшитого полиэтилена, при всех положительных качествах, имеет следующие недостатки, ограничивающие ее использование:

1. Полиэтилен, даже «сшитых» образцов, плохо переносит длительное воздействие ультрафиолетового излучения, поэтому его использование на открытых для солнечного света местах нежелательно,
2. На PEX-материалы оказывает разрушающее воздействие проникающий в их структуру свободный кислород воздуха, в связи с чем изделия нуждаются в специальном защитном покрытии.

ВАЖНО! Из-за уменьшения срока службы СПЭ при использовании в открытых местах одновременно с идеальными изоляционными свойствами в защищенных зонах его используют для изготовления изоляции, которая непосредственно соприкасается с проводящей ток металлической жилой. Внешние же оболочки кабеля делаются из других материалов

Что такое сшитый полиэтилен

При определенном воздействии на простой полиэтилен можно запустить некоторые изменения в атомах водорода, при которых возникают новые связи между атомами углерода. Этот процесс получения новых дополнительных углеродных связей и называют сшивкой. Высокие преимущества поперечно сшитого полиэтилена, достигнутые путем усиленных совместных разработок ученых и производственников, выражаются в следующем:

• длительный срок эксплуатации, до 50 лет;
• повышенная прочность и гибкость;
• восстановление формы после повреждения;
• возможность для использования в монтажных работах по сборке теплых полов;
• применение в сборке отопительной системы и водопроводов.

Межмолекулярные связи: слева — обычного полиэтилена, справа — сшитого

Так же полиэтилен сшитый обладает противопожарными качествами, у него отличная теплоустойчивость к очень высоким температурам. И, напротив, ввиду повышенной мягкости сшитого полиэтилена, изделия легко выдерживают увеличение застывшей в них воды. Для владельцев загородных домов, дач трубопровод из сшитого полиэтилена это идеальный вариант. Все основные требования будут соответствовать стандартам:

• поддерживание необходимого давления;
• сохранение режима по температуре;
• большой срок эксплуатации, без каких-либо аварий.

Свойства и характеристики труб PEX

При изготовлении сшитого полиэтилена, на него непосредственно воздействуют разными способами и веществами. В связи с этим уровень крепости сшивки труб меняется и различается

Большой показатель доходит до 85%.  Метод сшивки имеет важное значение, ведь в зависимости от него изменяется количество образованных дополнительных связей. Различаю четыре метода сшивки

Готовый продукт получил название PEX. Название очень просто расшифровывается: первые две буквы обозначают «полиэтилен», а последняя буква – символ обозначающий сшивку. Сейчас лидером по изготовлению сшитого полиэтилена считается фирма REHAU, и в нашей стране ее изделия пользуются спросом.

PEX труба преимущественно состоит из трех слоев:

• внутренний первый слой – сшитый полиэтилен;
• наружный – кислородный барьер из этиленвинигликоля (EVON)
• соединительный слой – клей.

Многослойность труб объясняется неустойчивостью вещества к УФ лучам, а также способностью пропускать кислород. И то и другое способствует быстрому износу.

Технические характеристики:

• минимальный поперечник до 16 мм;
• крайняя высокая температура при эксплуатации в отопительных конструкциях 90 -95 С;
• стенка изделия до 2 мм;
• масса погонного метра до 110 г;
• теплопроводность до 0,39 Вт/мк., а плотность 940 кг/м3;
• объем жидкости, содержащейся в коммуникации до 114 мл;
• эксплуатация трубопровода, при нагреве до +75С гарантирована до 50 лет, а при критической температуре 95 ºс и сильном давлении, этот срок сокращается до 15 лет;
• устойчив к растворителям;
• с помощью специальных фитингов, конструкции можно сооружать в любом направлении и конфигурации.

Важно! Процесс изготовления сшивки происходит при действии потока электронов. В результате возникает соединение свободных ответвлений с очень крепкими боковыми связями между атомами

Получается форма кристаллической решетки из более крепких, твердых материалов.

сшить II[править]

Морфологические и синтаксические свойстваправить

сшить

Глагол, совершенный вид, переходный, тип спряжения по классификации А. Зализняка — 11*b. Соответствующий глагол несовершенного вида — шить.

Приставка: с-; корень: -ши-; глагольное окончание: -ть.

Семантические свойстваправить

Значениеправить

1. изготовить одежду, обувь и т. п. шитьём ◆ Акакий Акакиевич ещё было насчёт починки, но Петрович не дослышал и сказал: «Уж новую я вам сошью беспримерно, в этом извольте положиться, старанье приложим.» Н. В. Гоголь, «Шинель», 1842 г. (цитата из Национального корпуса русского языка, см. )

Гипонимыправить

Этимологияправить

Происходит от праслав. *šiti, от кот. в числе прочего произошли: русск.-церк.-слав., сербск.-церк.-слав. шити, шиıѫ (греч. ῥάπτειν), прич. шьвенъ «шитый, сшитый», далее русск. шить, укр. шити, ши́ю, белор. шыць, шыю, болг. ши́я «шью», сербохорв. ши̏ти, ши̏jе̑м, словенск. šíti, šȋjem, чешск. šít, šiji, словацк. šiť, польск. szyć, szyję, в.-луж. šić, н.-луж. šуś, полабск. sait. Праслав. *šiti восходит к праиндоевр. *si̯ū- *sēiw-, *sjēw-; родственно лит. siū́ti, siuvù «шить», латышск. šũt, šuju, др.-прусск. schumeno «сапожная дратва», schutuan «нить», schuwikis «сапожник», др.-инд. sī́vyati «шьет», sуū́mаn «шов, завязка», осет. хujun «шить», греч. κασσύ̄ω «латаю, сапожничаю» (атт. καττ-), κάσσῡμα ср. р. «починка», лат. suere «шить, сшивать», готск. siujan, прагерм. *siwjanan, др.-в.-нем. siuwan «шить», хетт. šum(m)anza «верёвка». Использованы данные словаря М. Фасмера. См. Список литературы.

Что лучше применить металлопластик или сшитый полиэтилен

Металлопластиковые трубы и трубы из сшитого полиэтилена довольно широко применяются как в системах водоснабжения, так и в отоплении.

Оба вида труб заслужили своё широкое применения за счёт надежности их эксплуатации. Но, как и у всех без исключения материалов имеются свои плюсы и минусы, к сожалению без этого никуда. Давайте теперь подробнее разберем каждую из этих труб и проведем параллели между ними, что бы понять что лучше металлопластик или сшитый полиэтилен.

Начнем с металлопластиковой трубы

Эта труба состоит из нескольких слоев, что наглядно демонстрирует рисунок ниже

Внутренний слой представлен чаще сшитым полиэтиленом, гладкая поверхность которого предотвращает карбонатные отложения на её внутренней стенке и защищает трубу от агрессивной среды.

Слой алюминия играет роль армирования всей трубы и препятствует проникновению свободного кислорода в транспортируемую ею среду, что является важной характеристикой при использовании трубы в системе отопления. Ведь кислород беспощадно и губительно воздействует на металлические элементы отопления, сокращая срок их службы в разы

Верхний слой металлопластиковой трубы состоит либо из полипропилена, либо из того же материала, что и внутренний слои. Этот слой защищает алюминиевый слой от механических повреждений, химических воздействий на неё, а так же придает общую прочность всей трубы.

Металлопластиковая труба выдерживает высокое давление при одновременном воздействии высоких температур.

Если перечислить все основные достоинства металлопластиковой трубы, то это будет выглядеть так:

• Защита от кислородного проникновения при применении их в системе отопления в частности для тёплого пола
• Антикоррозийные свойства трубы, то есть она не ржавеет, не подвержена электрохимической коррозии.
• Максимальная рабочее давление 10 атмосфер при максимальной температуре 95 C
• Срок эксплуатации до 50 лет при условии соблюдения условий эксплуатации
• Легкость при монтаже. Труба хорошо сгибается руками, что дает возможность обойтись без лишних соединения.
• Низкий коэффициент температурного расширения

К недостаткам металлопластиковых труб относится следующее:

• Разный коэффициент линейного расширения слоев трубы может спровоцировать их расслоение. По этой же причине места фитингового соединения могут время от времени давать течь.
• При сильном затягивании резьбовой фитинг может прорезать трубу.
• При замерзании воды в трубе её может порвать.
• При сгибании труба может заломиться. Хорошо что это будет короткий участок, который не жалко заменить. А если вы укладываете трубу в теплый пол, где необходимо сделать очень много изгибов и допустим у вас это произошло, вам придется заменить этот контур полностью, ведь соединение трубы в стяжке тёплого пола крайне нежелательны.

Теперь рассмотрим трубу из сшитого полиэтилена

Полиэтилен сшивается на молекулярном уровне различными способами. Она обозначается маркировкой PEX. Не будем разбирать технологию производства, ведь статья не об этом.

Сшитие придает трубе дополнительную прочность и выносливость

К плюсам трубы из сшитого полиэтилена относится:

• Противокислородный барьер. Производители наносят на трубу слой препятствующий прохождению свободного кислорода. Этот показатель не равняется нулю, но соответствуют немецким стандартам DIN.
• Простота в установке
• Рабочее давление до 20 атмосфер при максимальной температуры 95 C с допустимым кратковременным повышением до 110 C
• Низкий уровень шума
• Эксплуатация трубы около 50 лет при условии соблюдения эксплуатационных характеристик
• Труба устойчива к замерзанию в ней воды
• Сшитый полиэтилен обладает молекулярной памятью, что является большим плюсом. Если в случае с металлопластиковой трубой при заломе трубы её придется заменить, если это теплый пол или отрезать на месте перегиба и соединить фитингом, при условии что труба в дальнейшем будет всегда в доступном месте. В случае с PEX-трубой место перегиба достаточно нагреть до 100 C и она примет своё первоначальное состояние.

Залом трубы из сшитого полиэтилена до и после нагрева

Минусы полиэтиленовой трубы из сшитого полиэтилена:

Нежелательное воздействие прямых солнечных лучей.
Значительная разница линейного удлинения при нагреве по сравнению с металлопластиковой
Антидиффузный слой, предотвращающий проникновение кислорода, находится на наружной поверхности трубы, поэтому при неосторожном монтаже он легко повреждается.

Как видите у каждого из этих видов труб имеются свои плюсы и минусы и понять что лучше металлопластик или сшитый полиэтилен невозможно. Именно по этой причине оба вида трубы широко используются, но для тёплого пола всё же выбор делают больше в сторону PEX-трубы.

Основные свойства

Свойства сшитого полиэтилена исходят из возможностей его полимерной основы и особенностей молекулярного строения.

Строение

Обычный полиэтилен состоит из крупных молекул с множеством свободных ответвлений, свободно «плавающих» в пространстве. Именно поэтому при множестве положительных свойств он все же является довольно мягким материалом, имеющим сравнительно низкую температуру плавления. Создатели сшитого полиэтилена смогли ликвидировать этот недостаток, укрепив структуру материала при сохранении его положительных характеристик.

Сшитый полиэтилен имеет широкоячеистую сетчатую структуру молекулярных связей. Она образована путем появления в молекулярной структуре полимера наряду с продольными соединениями еще и поперечных в виде цепочек из атомов водорода, объединяющих молекулы в трехмерную сетку. Отдельные нити полиэтилена, получаемые реакцией полимеризации, здесь крепко связаны между собой. Такая «ткань» имеет гораздо большую молекулярную плотность и больший удельный вес, а также намного прочнее «волокнистого» собрата как в механическом, так и в физико-химическом смысле.

Технические характеристики

Кроме высокой плотности и прочности, сшитый полиэтилен обладает рядом оригинальных свойств, благодаря которым полиэтиленовые изделия внедрились практически во все области деятельности современного человека. Сшивка молекул дала ему:

• Главное – повышение температуры плавления. Модифицированный полимер размягчается при повышении температур более 150-ти 0C, плавится при 200 0C и горит при 400 0C с разложением на воду и углекислый газ.
• Со сшивкой увеличилась жесткость и прочность на разрыв с одновременным уменьшением величины удлинения на разрыв.
• Этот материал не меняет свойств при резком изменении окружающих условий, чем сходен даже с такими прочными металлами, как сталь.
• Стойкость его к химическим реагентам и биологическим разрушителям очень велика,
• По сравнению с простым полиэтиленом сшитый обладает более высокой гидро-и пароизоляцией,
• Появилась возможность «памяти формы», при которой полимер поменял свойство пластичности на эластичность.

Недостатки

Существенными недостатками сшитого полиэтилена являются следующие свойства:

• Как и для других полимеров этилена, он начинает медленно разрушаться под действием солнечных лучей,
• Отрицательное действие кислорода при проникновении его в структуру материала.

Оба недостатка устранимы с помощью покрытия изделий защитными оболочками из других материалов либо нанесением слоя краски.

Фитинги для труб из Rehau

Фитинги Рехау гарантированно соединяют части трубопроводов, сохраняя полную герметичность. Способ запрессовывания труб и фитингов надвижными гильзами образует неразборный узел в течение гарантийного срока. Главная особенность неразборных соединений:

• у них нет резиновых прокладок и уплотнительных колец;
• они не нуждаются в гидравлических испытаниях давлением для определения возможной течи;
• внутреннее сечение одинаковое по всей длине, нет сужений и заусениц от материала;
• фитинги в трубах с питьевой водой используются из бронзы или латуни;
• монтаж соединений происходит с применением фирменных инструментов, исключающих появление брака;

Внимание: техническими условиями запрещается использование латунных фитингов RAUTITAN МХ совместно с нержавеющими RAUTITAN SX. Диаметры фитингов и надвижных гильз для горячего водоснабжения и водопроводов колеблются в пределах 16—63 мм

Диаметры фитингов и надвижных гильз для горячего водоснабжения и водопроводов колеблются в пределах 16—63 мм.

Достоинства

Трубы из сшитого полиэтилена имеют ряд преимуществ, благодаря которым их чаще всего применяют для монтажа отопительных систем.

• Стойкость к высокой температуре (до 95 градусов). Изделия из сшитого полиэтилена способны к расширению или сужению до определенных размеров под действием низких и высоких температур.
• Отличная механическая прочность, достигаемая за счет хорошей молекулярной памяти материала. Он легко восстанавливает первоначальную форму после деформации, в отличие от обычных полиэтиленовых труб.
• Устойчивость к коррозии. Изделия из сшитого полиэтилена не боятся коррозии ни внутри, ни снаружи (в отличие от, например, медных). Это качество позволяет не проводить промывку и прочистку труб РЕХ, которая периодически необходима для их металлических «собратьев» и имеет довольно высокую стоимость.
• Гарантия от появления наростов внутри труб. В отличие от стальных труб, которые через некоторое время покрываются изнутри наростами, замедляющими скорость протока, внутренние стенки труб РЕХ имеют особые тефлоновое покрытие и не подвержены отложению наслоений. Благодаря гладкости внутренних стенок в системе отопления всегда высокая гидравлика.ч

• Легкий вес материала. К примеру, 1 м трубы диаметром 16 мм весит всего 90 г. Поэтому их удобно транспортировать и легко монтировать.
• Простота монтажа. Изделия РЕХ можно монтировать по любой схеме. Они позволяют делать петли и любое число изгибов. При этом не требуется специальное сварочное оборудование, так как трубы соединяются, не требуя спаивания или склеивания. Трубы для отопления реализуются по 100 и 200 м, что дает возможность монтировать большие участки системы без использования фитингов.
• Изделия РЕХ экологически безопасны, а также устойчивы к размножению внутри них вредоносных бактерий. Материал входит в группу экологически чистых, поэтому широко используется для питьевых трубопроводов.

PEX трубы с усиленной прочностью и теплостойкостью.

РEХ-C и РEХ-B трубы применяются для отопления и водоснабжения, но поскольку материал имеет неоднородную структуру, есть некоторые ограничения, связанные с пластичностью и прочностью материала.

А вот трубы из РEХ-A при кратковременной пиковой температуре от -100 до +100 градусов Цельсия сохраняют свои теплофизические и прочностные свойства. Кроме того, сшитый полиэтилен РEХ-A обладает памятью формы. Это обозначает то, что испытав ту или иную нагрузку, материал восстанавливает свою первоначальную форму. Обычный полиэтилен не термостоек и представляет собой совокупность длинных углеводородных молекул, которые никак не связаны друг с другом.  Чтобы материал выдерживал высокие температуры, его необходимо сшить. 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».
PEX-A это один из самых старых способов сшивки полиэтилена. Выпуск пероксидно-сшитого  полиэтилена достаточно сложный и дорогой, но контролируем. Непростое производство таких труб по методу Энгеля , так называемую RAM — экструзию в 80-90 годах освоили такие известные фирмы как Rehau, Uponor. Позже исследовательские центры занялись разработкой труб из PEX-bи PEX-c. Мотивация подобных попыток была очевидна — технология производства, по крайней мере, труб из РЕХ-b намного проще и основана на использовании обычных экструзионных линий. Все эти попытки оказались либо совсем неудачными, либо полученные трубы не удовлетворяли по своим характеристикам требованиям нормативных документов. Кроме того, несмотря на кажущуюся простоту производства труб из РЕХ-Ь, для достижения необходимой степени сшивки требуются громоздкие и дорогостоящие пропарочные камеры, что значительно усложняет и удорожает процесс производства. Несмотря на это, в последнее время участилось производство труб из РЕХ-b. Подобная активность вызвана большим успехом применения гибких полимерных труб. С этим и связанны попытки недобросовестных  производителей  поставки потребителю «недосшитых» труб с предложением завершения сшивки в процессе эксплуатации. Напомним, сшивка РЕХ-b происходит под действием воды и/или водяного пара. Она начинается уже в процессе производства трубы — в охлаждающих ваннах — и продолжается во время ее хранения и транспортировки (при этом скорость процесса сшивки зависит от температуры и влажности воздуха, иными словами, от погоды). В этот момент происходит образование поперечных связей между линейными молекулами полиэтилена, полимер структурируется и приобретает новые свойства

Принимая во внимание, что целый ряд потенциальных производителей труб из РЕХ-b вообще не предусматривает никакого контроля за коэффициентом сшивки (предполагается, что труба должна сшиваться теплоносителем в начале эксплуатации), реальное значение рабочего давления труб в этом случае может оказаться значительно ниже расчетного.Понимая, что применение недостаточно надежных труб из РЕХ-b с неполной степенью сшивки может стать в недалеком будущем миной замедленного действия. Немецкий орган стандартизации (DIN) направил письмо  в Европейский Комитет по Стандартизации (CEN/TC 107) по поводу недопущения применения труб РЕХ-b в тепловых распределительных сетях в странах Европейского Союза

И еще немаловажная деталь: в трубах PEX-b процесс сшивки никогда не прекращается. Это означает, что трубы постоянно меняют свои характеристики, со временем труба теряет эластичность, стенки трубы постепенно усаживаются, теряется герметичность механических соединений именно с этим процессом связано то, что фитинги требуется время от времени » подтягивать».

Химическая сшивка под высоким давлением с обработкой лазером.

К химическим способам сшивки относится также сшивка пероксидами, при которой полиэтилен предварительно равномерно смешивают с пероксидом. Сшивка происходит в экструдере  в расплавленном состоянии посредством воздействия лазерного света под высоким давлением. Этот способ дает 85% сшивки. И самое главное – свойства материала одинаковы в любом месте, независимо от его толщины. Такой полиэтилен обозначают РEХ-A. Заломы у такой трубы можно с легкостью восстановить строительным феном, но показатель выдерживаемого давления чуть ниже чем PEX-B. По свойствам труба PEX-A самая эластичная и гибкая.

Монтажный инструмент

Чтобы облегчить и ускорить сборку трубопроводных соединений фирма Рехау производит и предлагает к использованию специальные инструменты:

• ручные и аккумуляторные эспандеры;
• насадки расширители диаметром от 12 до 110 мм;
• ножницы и труборезы;
• пресс-зажимы к надвижным гильзам;
• запрессовочные клещи для труб диаметром 16, 20, 25 мм.

Для увеличения производительности монтажных бригад фирма предлагает универсальные аккумуляторные эспандеры с расширительными насадками в одном инструменте. Для этого монтажник должен подобрать расширитель и запресовочную насадку под нужный диаметр. Он может, используя один аккумуляторные инструмент, одновременно расширять отверстие и запрессовывать гильзу в соединении. Такое приспособление значительно экономит время, и увеличивает производительность труда. Последняя разработка механизированного инструмента это аккумуляторный эспандер с несколькими запрессовочными насадками разных диаметров.

Чтобы монтажники не путали насадки они помечены разными цветами. Синим цветом обозначены насадки stabil, а зелёным flex, his, pink.

Цветовое деление труб Rehau