О пластиковых и металлопластиковых трубопроводах в последние 15-20 лет написано множество статей и обзоров. По мере роста объемов реализации пластиковых труб росло и количество тематических материалов в прессе и Интернет, причем каждый автор стремился убедительно доказать превосходство того или иного материала, в зависимости от целей автора.

У компании — продавца труб из сшитого полиэтилена этот товар находится вне конкуренции. Графики, отражающие объем реализации в Европе, мистическим образом показывают резкий рост потребления в развитых странах. С точки зрения продавца труб из поливинилхлорида, изделия из ПВХ обладают непревзойденными качествами, до которых сшитому полиэтилену и полипропилену еще расти и расти. Вот и опыт производства этих труб в США показывает, что очень уж они востребованные. Факты же тотальной замены данных труб через 15-20 лет эксплуатации в целых жилых кварталах в некоторых городах Северной Америки почему-то остаются за рамками исследований таких поставщиков. Если зайти на специализированные сантехнические форумы в Интернете, то обязательно найдется большое количество сообщений, в которых действительно стоящим трубным материалом будет названа медь, и никакой из пластиков с ней не сравнится. В последнее время единственным материалом, информация о котором подается взвешенно и сдержанно, является полипропилен. Наверное, потому, что его используют повсеместно.

Мало у кого получится действительно объективное сравнение пластиковых трубопроводных материалов. В рамках данной статьи мы не будем ставить таких глобальных целей, а определимся в категориальном аппарате и проанализируем некоторые тенденции и новинки рынка металлопластиковых труб.

Что такое металлопластик?

В конце 1990-х гг. на данный вопрос любой монтажник или специалист ответил бы, что это композитная пятиспойная труба, содержащая два слоя сшитого полиэтилена, два слоя адгезива (клея) и слой алюминия посередине. РЕХ-Ь/А1_/РЕХ-Ь — вот обозначение самой распространенной металлопластиковой трубы того времени. В России на рубеже веков популярными стали многослойные трубы из сшитого полиэтилена под марками Неnсо и Valtec — в основном из-за того, что они появились на рынке первыми.

Эти бренды занимают разные качественные и ценовые категории, поэтому напрямую не конкурируют друг с другом. Неnсо — это труба из полиэтилена, сшитого методом «С» (электронно-лучевой метод), имеющая наибольшую возможную толщину слоя алюминия — 0,4 мм (для трубы диаметром 16 мм), а также качественный состав клеевых слоев. Valtec — труба из полиэтилена, сшитого методом «В» (с использованием пероксидов), с толщиной слоя алюминия 0,2 мм (для трубы диаметром 16 мм).

Сейчас ситуация несколько иная. Кроме сшитого полиэтилена, трубы с использованием металла изготавливаются из обыкновенного полиэтилена низкого давления (ПНД), из температуростойкого полиэтилена PERT, из полипропилена и т.д. Очерчивая круг вопросов, которые мы осветим сегодня, хотелось бы сразу исключить полипропилен. Армированный алюминием полипропилен (PPR/AL/PPR) в профессиональном сообществе обычно так и называется (синонимами также являются стабилизированный PP-R, Stabi). Если покупатель попросит в магазине металлопластиковую (металлополимерную) трубу, ему не предложат купить PPR/ AL/PPR, поэтому и мы затрагивать эксплуатационные особенности труб из данного материала не будем.

Возвращаясь к истокам

Существует несколько поколений труб из полиэтилена низкого давления: от первого до четвертого. Трубы первого поколения изготавливались из сырья ПЭ63. Цифра обозначает значение показателя MRS (минимальной длительной прочности, измеряется в МПа). Чем выше значение MRS, тем больше будет прочность материала через 50 лет его непрерывного использования в холодной воде (20 °С). Трубы четвертого поколения имеют значение MRS = 12,5 МПа. Более высокая прочность материала ведет к тому, что для достижения одного и того же рабочего значения в трубах разных поколений можно закладывать разную толщину стенки. Чем старше поколение, тем тоньше может быть стенка, а значит, меньше самого материала использовано при изготовлении.

Нас в большей степени интересует не ПНД, а его «продвинутая» разновидность — РЕХ (сшитый полиэтилен). Буква «X» как раз обозначает наличие «сшивки» в макромолекулах полиэтилена. «Сшивка» полиэтилена приводит к образованию трехмерной сетки на молекулярном уровне, что в свою очередь ведет к созданию качественно иного материала для производства труб, который уже не боится высоких температур и обладает рядом отличительных свойств.

Три основных метода «сшивки» полиэтилена

1. Метод «А» (метод Энгеля) (РЕХ-а) является химическим, для образования дополнительных связей между молекулами полиэтилена используются пероксиды. Это первый из изобретенных методов сшивки полиэтиленов.
2. Метод «В» (РЕХ-b) также является химическим способом образования поперечных связей между молекулами полиэтилена: при производстве используются силаниды. После экструзии трубу погружают в специальную горячую ванну с химическим раствором, а потом промывают.
3. Метод «С» (РЕХ-с) — физический: молекулы полиэтилена подвергаются облучению специальной электронной пушкой. Сшивка, как и при методе «В», происходит после экструзии трубы.

Если при методе «В» труба контактирует с химическим реагентом и снаружи, и изнутри, то у труб, сшитых по методу «С», бомбардировка электронами происходит только на наружной поверхности. Это ведет к ограничению размеров труб РЕХ-с: их диаметр обычно не превышает 50 мм. Окончательная сшивка труб РЕХ-b и РЕХ-с происходит через пару месяцев после их изготовления.

Проверка на прочность

Возникает резонный вопрос: с помощью какого метода сшивки получаются трубы, более долговечные и надежные в эксплуатации? Мы не дадим однозначного ответа, но предоставим пищу для размышлений. В соответствии с DIN 16892 и ГОСТ 52134-2003 (немецкий и российский государственные стандарты на трубопроводную продукцию из пластиков) степень сшивки труб, произведенных по методу «А», должна быть не менее 70 %, по методу «В» — не менее 65 %, по методу «С» — не менее 60 %.

Обратимся к исследованию, проведенному подразделением компании Basell Polyolefine GmbH (Frankfurt am Main/Hoechst, Germany), его описание можно найти на сайте www.pex-association.net. Сотрудники лаборатории компании изучили физические свойства (рис. 1) образцов трубопроводов из сшитого полиэтилена РЕХ-а и РЕХ-b одинакового диаметра с одинаковой толщиной стенок, которые были помещены в ванны с горячей водой для проведения испытаний под давлением.

На номограмме представлены несколько релаксационных графиков. На них отражено, как с течением времени (ось абсцисс) снижается эталонное тангенциальное напряжение (ось ординат) в стенке трубы. Избыточное давление, которое выдерживает полимерная труба, напрямую зависит от этого тангенциального напряжения.

Таким образом, чем выше на номограмме линия или отдельное значение, тем больше тангенциальное напряжение в стенке трубы, и тем большее избыточное давление может выдержать труба.

Приведенная номограмма объединяет несколько материалов: DIN 16892 (немецкий стандарт качества производства труб из РЕХ-а) — сплошные линии, и DIN 16833 (немецкий стандарт качества производства труб из PE-RT) — пунктирные линии.

К пунктирным линиям обратимся позже, а вот сплошные линии разных цветов и точки круглой и квадратной формы мы рассмотрим. Синий цвет линии и точек говорит нам о требованиях немецкого стандарта к трубам из РЕХ-а и фактических значениях образцов труб. Синие точки круглой формы, а также красная круглая точка на номограмме показывают, какими были напряжения на момент проведения эксперимента в стенках труб, которые простояли под давлением в воде температурой 95 °С и 80 °С, соответственно, порядка 27 лет.

Существует несколько поколений труб из полиэтилена низкого давления: от первого до четвертого

Тот факт, что трубы из РЕХ-а простояли такой длительный срок при температуре 95 °С — уже достижение, поскольку нормативно срок службы при том давлении, которое было задано, не должен был превышать 5 лет.

Опыт показал, что чем больше процент сшивки молекул между собой, тем меньшее давление при прочих равных условиях выдерживает труба. Исследование не показывает, какой именно процент сшивки молекул является оптимальным, но, по крайней мере, сшивка в 70 % лучше сшивки в 90 %.

Образцы трубы, изготовленной из РЕХ-Ь, обозначенные на номограмме синими квадратными точками, простояли в кипятке 13, 8 и 17 лет соответственно. Поэтому сравнивать их формально с образцами, изготовленными из РЕХ-а, некорректно. Хотя высота их расположения на номограмме уже говорит сама за себя. А если вспомнить требуемую степень сшивки согласно государственным стандартам, то все становится на свои места: трубы из РЕХ-с среднестатистически должны иметь более высокое тангенциальное напряжение в стенке. Выводы исследования немецких специалистов не говорят нам об этом напрямую, поскольку РЕХ-с является самым «молодым» способом сшивки полиэтилена. Однако косвенно этот факт подтверждается.

Качество склейки

Качество металлополимерной трубы PEX/AL/ РЕХ определяется не только прочностью сшитого полиэтилена, но и качеством клеевого соединения. Также важно, какая алюми¬ниевая фольга применяется для армирования трубы и каким образом металл фиксируется в теле трубы. Например, у качественной немецкой или бельгийской трубы диаметром 16 мм толщина алюминия составляет 0,4 мм. Фольга в таких трубах сваривается встык лазером (так называемое бесшовное соединение), качество шва контролируется элек¬тронным способом. В более дешевых металлополимерных трубах фольга соединяется внахлест, толщина алюминиевого слоя составляет 0,2 мм (для трубы диаметром 16 мм). Соединение алюминия внахлест ультразвуком и соединение лазером встык являются наи¬более популярными методами. Соединение фольги вольфрамовым стержнем встык практически не используется в настоящее время. Какой из методов соединения фольги при прочих равных условиях является более технологичным — видно из иллюстраций.

Соединение фольги внахлест влечет за собой искажение формы проходного сечения трубы, что особенно заметно на больших диаметрах. Кроме того, при температурных нагрузках и тепловом расширении такой способ соединения фольги может привести к деформации слоев сшитого полиэтилена. По прочностным характеристикам оба способа соединения равнозначны, но если края алюминия вообще никак не соединяются между собой, как это бывает в продукции некоторых производителей Юго-Восточной Азии, то в ходе эксплуатации это приводит к печальным последствиям буквально в течение одного-двух лет.

Существует несколько поколений труб из полиэтилена низкого давления: от первого до четвертого

Очень важно качество клея, который используется для соединения слоев полиэтилена и алюминия. Именно на клеевое соединение приходится основная нагрузка при тепловых удлинениях. Алюминий удлиняется существенно меньше, нежели чем сшитый полиэтилен, в этом и состоит его основная функция, а клеевой адгезионный слой — главное связующее звено структуры трубы.

Другие материалы

Кроме сшитого различными методами полиэтилена, металлопластиковые трубы могут производиться из высокотемпературного полиэтилена PERT (Polyethylene of Raised Temperature Resistance). Этот вид полиэтилена уже перестал быть новинкой инженерной сантехники в РФ, впервые он появился на рынке в начале 2000-х гг. Отличие полиэтилена PERT от РЕХ в том, что макромолекулы PERT не «сшиты» друг с другом, а имеют разветвленные боковые октеновые связи, которыми макромолекулы «переплетаются» друг с другом. Эксплуатационные показатели PERT лишь немного не дотягивают до показателей любой РЕХ-трубы. Маркетинговое исследование немецкого института KWD, посвященное рынку водоснабжения и отопления в странах Евросоюза за 2009 г., засвидетельствовало 71 %-й рост потребления труб PERT и PERT/ AL в 2009 г. по сравнению с 2005 г. (почти 500 млн к 280 млн п.м.). Причем за тот же период потребление труб РЕХ и РЕХ/AL снизилось на 11 % (с 480 млн до 428 млн п.м.).

Возвращаясь к номограмме, мы увидим, что пунктирной линией обозначены нормативные значения напряжения в стенке трубы PERT в зависимости от температуры транспортируемой среды. По этим пунктирным графикам мы видим, что они находятся ниже графиков РЕХ-а того же цвета, а также имеют сильный излом, который свидетельствует об ухудшении физических свойств трубы с течением времени на высоких температурах. Несмотря на то что PERT называется высокотемпературным полиэтиленом, сфера его применения — это холодное и горячее водоснабжение и системы «теплый пол». Именно поэтому многие композитные трубы PERT/ AL имеют небольшую толщину алюминия, что позволяет достаточно легко изгибать их при монтаже напольного отопления. В настоящиймомент появился второй тип PERT, который отличается более высокими эксплуатационными характеристиками. В чем же причина успеха PERT — как в Европе, так и в России? Ответ простой — цена. Как РЕХ-b стоит дешевле своих собратьев, произведенных методами «А» и «С», так и PERT дешевле в производстве, чем РЕХ-Ь.

Сейчас, в основном благодаря производителям из Поднебесной, на рынок выброшено большое количество разнообразных сочетаний различных пластиков в составе металлополимерных труб. Кроме уже известных нам РЕХ-a/AL/РЕХ-а, РЕХ-b/AL/PEX-b, PEX-c/AL/ РЕХ-с, РЕХ-с/AL/PEX-b, PEX-b/AL/PE (HD), PERT/AL/PERT, PERT/AL/PE (HD) существуют еще PE/AL/PE, PERT/AL/PPR, PE/AL/PPR, Steel/PPR и др., где PE (HD) — это полиэтилен высокой плотности, PPR — это полипропилен, a Steel — это сталь, которую продавцы почему-то рекламируют как нержавеющую, хотя труба через два года демонстрирует обратное.

Рынок металлопластиковых труб в России остается довольно емким и пестрым. Разобраться во всем многообразии предлагаемых вариантов все сложнее. Чуть ли не единственной защитой от некачественного товара стал бренд, но намного важнее знать, кто и где фактически производит трубу, а не чей товарный знак на ней указан. Кроме того, на нашем рынке имеются производители, чья продукция уже прошла испытания временем и отлично себя проявила, поэтому остается лишь выбрать нужную модель и найти этот товар по приемлемой цене.