У даній статті ми поговоримо про різновиди поліпропіленових труб в залежності від типу поліпропілену, з якого вони виготовлені. ми виявимо відмінні особливості таких матеріалів, як PP-H, PP-B, PP-R і деяких інших, а також дізнаємося, який з цих матеріалів є найбільш підходящим для систем опалення та водопостачання і чому. Але перед цим давайте розберемося, що, власне, являє з себе поліпропілен і чим відрізняються один від одного типи поліпропілену в плані структури. Поліпропілен є полімерізірованний пропилен, тобто високомолекулярна речовина, молекули якого мають складну хімічну структуру і складаються з простих молекул низькомолекулярної речовини, мономера. Для освіти поліпропілену необхідна присутність речовин-каталізаторів, в якості яких можуть виступати сполуки, що мають в своєму складі різні метали. Як правило, це такі речовини, як хлорид титану (IV), TiCl 4, або з'єднання алюмінію, описувані формулою AlR 3, де під R може виступати будь-якої вуглеводень, в молекулі якого є від 1 до 10 атомів вуглецю. Залежно від того, яким чином бічні метильние групи (CH 3) розташовуються щодо макромолекули полімеру (основний ланцюга), розрізняють кілька типів поліпропілену: атактический, ізотактичний і сіндіотактіческій (тактовність якраз і означає спосіб розташування цих груп). І подібний екскурс в область хімії, треба сказати, зовсім не випадковий, оскільки від характеру розташування метильних груп щодо макромолекули фактично залежать і основні фізичні властивості матеріалу.
Атактичний поліпропілен. Це найменш міцна різновид поліпропілену, в якій метильние групи розташовані по обидва боки основного ланцюга полімеру (макромолекули) абсолютно хаотично. Така хімічна структура візуально виглядає як пластичний каучукоподібний матеріал. Зрозуміло, подібний матеріал можна використовувати для виробництва труб, тому на даний момент атактические різновиди поліпропілену знайшли своє застосування в будівельній сфері, головним чином в якості різноманітних модифікаторів бітуму, які надають останньому необхідні властивості.
Сіндіотактіческій поліпропілен. В даних речовинах метильние групи також розташовуються по обидва боки від основної ланцюга, однак розташування це не хаотичне, а строго впорядковане. Іншими словами ми спостерігаємо чергування метильних груп з різних сторін в певній послідовності. Сіндіотактіческіе різновиди поліпропілену більш міцні і стійкі, ніж атактические, проте вони прозорі і по міцності значно поступаються ізотактичний різновидів. І далі буде зрозуміло, чому це так.
Ізотактичний поліпропілен. Багатьом з назви цього типу вже зрозуміло, що метильние групи в такому поєднанні розташовані тільки з одного боку основного кола, завдяки чому досягається висока щільність і міцність матеріалу. Саме ізотактичний поліпропілен і його сополімери підходить для виготовлення труб та трубопровідної арматури, призначених для систем опалення, а також гарячого і холодного водопостачання.
Тепер поговоримо про різновиди ізотактичний поліпропіленів в залежності від будови самої макромолекули. Власне кажучи, тут ми і підходимо до цікавлять нас типам (PP-H, PP-B, PP-R), які (а точніше, труби з яких) досить-таки відчутно різняться між собою за фізичними та хімічними властивостями, А значить, і за сферами експлуатації. Зазвичай максимум, що вказується в статтях про поліпропіленової продукції даного типу - це те, що PP-H труби виробляються з гомополимера поліпропілену (тут і далі - ізотактичного), труби PP-B - з блок-сополимера поліпропілену, а PP-R труби - з рандом-сополімеру (званого також статистичними або навіть статичним сополімером). І це дійсно так, проте для чіткого розуміння відмінностей між цими різновидами поліпропілену необхідно детально описати структуру матеріалу кожного типу. Для початку знову звернемося до хімії.
PP-H. Таке маркування властива гомополімерами поліпропілену. Молекули даної речовини складаються з однакових ланок, тобто повторюваних молекул вихідного мономера пропілену, більш простого речовини або, як кажуть хіміки, низькомолекулярного з'єднання. Вони утворюють високомолекулярна сполука, тобто, по суті, поліпропілен в чистому вигляді. PP-H також відомий як тип 1 поліпропілену. Цей матеріал досить міцний, проте володіє одним вельми істотним недоліком, слабкою стійкістю до низьких і високих температур, тобто він не є термостійким. Особливо погано PP-H реагує на негативні температури і може просто розсипатися на морозі.
PP-B. Так позначаються блок-сополімери поліпропілену. На відміну від гомополимера, в блок-сополімеру основними структурними одиницями виступають не молекули вихідного мономера пропілену, а цілі гомополімерние блоки, що складаються з молекул пропілену і поліетилену, які можуть чергуватися як регулярно, так і статистично, тобто в досить складній послідовності. PP-B також відомий як тип 2 поліпропілену. По міцності PP-B приблизно такий же, як і PP-H, що логічно, якщо звертати увагу на хімічну структуру матеріалу. Зате вдалося значно підвищити термостійкість матеріалу, особливо до низьких температур, що забезпечують поліетиленові добавки. Крім того PP-B більш гнучкий, а гнучкість, знову ж таки, надає що міститься в структурі молекул поліетилен. Якщо ж говорити про теплостойкости матеріалу, то відзначимо, що за цим показником PP-B перевершує PP-H, але поступається PP-R.
PP-R. Це так звані статистичні або статичні сополімери поліпропілену (будемо називати їх рандом-сополімери), які мають у своїй структурі чергуються певним чином молекули пропілену і етилену, що дозволило отримати матеріал з кристалічною структурою. PP-R також відомий як тип 3 поліпропілену. Подібна молекулярна структура забезпечує найвищу міцність і термостійкість серед всіх типів поліпропілену. При цьому по міцності PP-R перевершує навіть металопластик. Однак це ще далеко не все: рандом-сополімер поліпропілену відрізняється виняткову хімічну стійкість до різних кислотних і лужних сполук, що не може похвалитися абсолютна більшість матеріалів, призначених для виробництва труб та трубопровідної арматури. Що стосується термостойкости PP-R, то, на відміну від PP-B і тим більше PP-H, цей матеріал здатний витримувати короткочасну температуру середовища аж до +140 градусів Цельсія і до +90 градусів в постійному режимі. Окремо варто згадати і про морозостійкість даного матеріалу: PP-R повністю відновлює форму після впливу негативних температур. А тепер давайте поговоримо про кожен тип труб (відповідно до вищезазначених матеріалами і їх властивостями) і визначимо сфери їх експлуатації.
Труби з PP-H мають достатню міцність для того, щоб їх можна було використовувати в системах холодного водопостачання, різних промислових трубопровідних системах та вентиляції. Ці труби досить стійкі до механічних навантажень (в тому числі і на вигин), а також демонструють непогану хімічну стійкість, проте їх не можна використовувати при низьких температурах навколишнього середовища, оскільки гомополімер поліпропілену не витримує морозу і просто руйнується. Що ж стосується стійкості труб з PP-H до підвищених температур, то вона також досить обмежена.
Чи не поступаються за міцністю трубах з PP-H, труби з блок-сополимера поліпропілену відрізняються трохи більше високої термоустойчивостью і достатньою морозостійкістю. Проте, варто зазначити, що сфера їх застосування обмежується системами теплої підлоги (зрозуміло, допускається і експлуатація труб з PP-B) в системах холодного водопостачання і вентиляції, а також в промислових системах для транспортування теплих і помірно охолоджених рідин. Досить висока морозостійкість труб PP-B пояснюється тим, що блок-сополімер поліпропілену складається не тільки з пропілену, а й поліетиленових добавок (існують окремі типи PP-B, що розрізняються за кількістю поліетиленових добавок, про які ми розповімо нижче). Також поліетилен надає цим трубам і достатню гнучкість і еластичність, що, втім, негативно позначається на тепловому розширенні даних труб. Воно занадто велике, а тому труби PP-B можна використовувати для транспортування гарячих середовищ. А ось як каналізаційних труб або в хімічній промисловості - будь ласка.
На даний момент труби з рандом-сополімеру поліпропілену PP-R - ідеальне рішення для систем опалення та гарячого водопостачання. Власне кажучи, труби з PP-R цілком можна назвати універсальними, оскільки цей матеріал по міцності можна порівняти з блок-сополимерами поліпропілену і значно міцніше гомополімерів. Також він абсолютно термостійкий і витримує будь-яку температуру навколишнього середовища. Температура плавлення PP-R становить +170 С, а взагалі матеріал без шкоди для структури може витримувати перепади температур при максимальних значеннях до +110 ... + 130 С і навіть вище. Що стосується максимально допустимої постійної температури експлуатації, то вона становить +90 градусів. При цьому непрозорий PP-R (тобто досить щільний, з якого і виготовляються якісні труби) не пропускає ультрафіолет, тим самим, не дозволяючи бактеріям і іншим мікроорганізмам розмножуватися усередині труб. Не можна не відзначити і високу морозостійкість матеріалу, причому навіть при замерзанні середовища всередині труб, вони не деформуються і після відтавання не втрачають свою форму (на відміну від труб з таких різновидів поліпропілену, як PP-H і PP-B). Ну а хімічна стійкість PP-R така, що ці труби абсолютно спокійно витримують випробування різними кислотними та лужними розчинами і при цьому можуть перебувати в рідких агресивних середовищах практично весь час без втрати своїх якостей. Це дозволяє використовувати PP-R труби відповідних діаметрів в хімічній і нафтохімічній промисловості фактично без обмеження. І звичайно, варто відзначити і ще одну цінну властивість труб з рандом-сополімеру поліпропілену - це їх абсолютна екологічність. Завдяки тому, що PP-R абсолютно не токсичний, ці труби можна використовувати в харчовій і фармацевтичній промисловості для транспортування практично будь-яких середовищ. І зрозуміло, труби PP-R ідеально підходять для систем гарячого водопостачання, а також водяного опалення, витримуючи і підвищені температури, і значні перепади температур. Що стосується теплового розширення, то в порівнянні з трубами з таких матеріалів, як PP-H і PP-B, воно незначно, і в більшості випадків (прі не екстремально високих для матеріалу температурах) можна обійтися без додаткових компенсуючих фітингів. І ще одне досить корисна властивість PPR полягає в тому, що він не змінює своїх фізико-хімічних властивостей при введенні різних добавок, завдяки чому деякі види PPR труб не поступаються за міцністю металевим, так і без жодних добавок труби з рандом-сополімеру поліпропілену суттєво перевершують ті ж металопластикові.
Люди, недостатньо добре знайомі з маркуванням різновидів поліпропілену, можуть здивуватися тому, що одні й ті ж букви в маркуванні можуть позначати зовсім різні матеріали. Саме для них і був написаний цей розділ. По-перше, слід розрізняти два типи PP-H. У першому випадку це вже знайомий нам гомополімер поліпропілену (PP Homopolymer) або, як його ще називають, ізотактичний поліпропілен. Проте маркування PP-H зустрічається і серед різновидів матеріалу PP-B, тобто блок-сополимера поліпропілену. В даному випадку PP-H означає блок-сополімер поліпропілену з найбільшою кількістю поліетилену в своєму складі. В такому випадку маркування PP-U означатиме просто високий вміст поліетилену, а PP-M - низька. А що щодо середнього вмісту поліетилену в блок-сополімеру поліпропілену? А тут нас чекає ще один збіг в маркуванні. Блок-сополімер поліпропілену з середньою кількістю поліетилену в своєму складі позначаються як PP-R. Але PP-R, в той же самий час, позначає і рандом-сополімер поліпропілену, тобто найбільш якісний матеріал для виготовлення поліпропіленових труб. І при виборі труб обов'язково звертайте на це увагу. Іноді зустрічається також маркування PP-C - це, як правило, загальне позначення для всіх сополімерів поліпропілену, що відрізняє їх від PP-H, тобто гомополімерів. Нарешті, відзначимо і ще одне маркування - PPs. Так позначаються вогнестійкі поліпропіленові труби зі спеціальними антипиреновими добавками. Взагалі існує досить багато різновидів поліпропілену, однак нас цікавлять перш за все ті, з яких виконуються труби і трубопровідна арматура. І для систем опалення, водопостачання і різних виробництв це три основні різновиди, про які ми розповіли досить детально - PP-H, PP-B і PP-R, причому остання розробка, рандом-сополімер поліпропілену (PP-R), є найбільш якісною і перспективною. Ну а ось ще раз основні переваги PP-R (рандом сополімеру поліпропілену тип 3) перед іншими матеріалами.
PP-R стійкий до самих різних механічних впливів і здатний витримувати значні навантаження, а армовані труби з PP-R за цим показником не поступляться і металевим. Далі: труби PP-R навіть при високих термічних навантаженнях і значний тиск (але не перевищує номінальну) здатні працювати більше 25 років в системах гарячого водопостачання та опалення, і більше 50 років в системах холодного водопостачання з повним збереженням всіх своїх властивостей навіть при роботі з агресивними середовищами. Такі показники також недоступні для PP-H і PP-B. Також в трубах з PP-R виключено утворення будь-яких відкладень, що забезпечується не тільки хімічну стійкість матеріалу, але і за рахунок гладкості PP-R труб. Ще рандом сополімер поліпропілену відрізняється чудовою стійкістю як до високих, так і до низьких температур. Крім того, при хорошій теплопровідності, поліпропіленові труби завжди залишатимуться теплими всередині, що зводить практично до нуля ризик отримання опіків. PP-R, як і будь-який полімер, абсолютно стійкий до корозії, що сприятливо позначається і на екологічності матеріалу. А на відміну від деяких інших типів поліпропілену, рандом-сополімер не взаємодіє навіть з різними агресивними середовищами (лужні, кислотні, сольові розчини, нафтопродукти та ін.), Що робить можливим використання PP-R труб в хімічній і нафтохімічній промисловості. Як ми вже говорили, PP-R абсолютно не токсичний, що дозволяє використовувати його в харчовій промисловості і в фармацевтиці. При цьому PP-R не вступає в реакції практично з усіма речовинами, за рахунок чого забезпечується первісна чистота транспортуються середовищ. Непрозорий PP-R, з якого виготовляються труби і фітинги, не дозволяє проникати ультрафіолетового випромінювання всередину і, таким чином, у мікроорганізмів просто немає можливості розмножуватися. Зрозуміло, мова йде про дійсно якісних трубах PPR, де виробники не економлять на матеріалі (зверніть увагу, наприклад, на продукцію торгової марки SupraTherm європейського виробництва). Також поліпропіленові труби, а особливо труби з PP-R краще металевих по теплопровідності. Пояснюється це низьким коефіцієнтом гідросопротівленіе PP-R (особлива хімічна структура матеріалу тут також грає свою роль), що дозволяє зберігати енергію теплоносія. А ще труби PP-R відмінно гасять вібрації і звуки. Також тут слід відзначити і стійкість PP-R до перепадів тиску і гідравлічних ударів. До речі, в маркуванні труб з рандом-сополімеру поліпропілену міститься інформація і про максимальному тиску, яке в змозі витримати ці труби. Так, найміцніші труби маркуються як PP-R 80 і PP-R 100, що говорить про їх можливості витримувати постійний тиск середовища в трубопроводі 8 і 10 МПа відповідно. Такі труби SupraTherm. А при своїй міцності і довговічності труби PP-R ще й на диво легкі, значно випереджаючи за цим показником навіть найлегші металеві (приблизно в 8 разів). Зрозуміло, це значно полегшує транспортування, монтаж труб з PP-R і робить більш безпечною їх експлуатацію.
Термостабілізовані рандом-сополімер поліпропілену (Polypropylene Random Crystallinity Temperature, тип 4 поліпропілену) - це самий « молодий»Матеріал серед всіх різновидів поліпропілену, винайдений всього лише близько 10років тому, А виділений в окремий тип поліпропілену і зовсім зовсім недавно (ще рік-два тому термостабілізовані рандом-сополімер вважався різновидом типу 3, тобто звичайного рандом-сополімеру поліпропілену, але при ретельному вивченні його властивостей було з'ясовано, що він дуже сильно відрізняється від свого найближчого "родича").
Варто зауважити, що не дивлячись на висока якість стандартного рандом-сополімеру, термостабілізовані за своїми фізичними і хімічними властивостями перевершує і його, і всі інші різновиди цього матеріалу. новий матеріал забезпечуєкращі експлуатаційні характеристики, і зовсім недавно були розроблені нові стандарти вже під PP-RCT - європейський стандарт ISO 1043-1 регулює якість поліпропіленових виробів з термостабілізованого рандом-сополімеру, причому переважно труб. основними ж достоїнстваминового матеріалу є значно більш висока термостійкість і міцність, а також велика одночасна стійкість до підвищених температур і тиску. Так, інші різновиди поліпропілену можуть витримувати або високий тиск, або високу температуру, Але ніколи те й інше разом. PP-RCT в цьому відношенні значно краще.
Якщо ж говорити про труби з цього матеріалу, то тут ще й додаткова вигода: Раз матеріал міцніший, то стінки можна робити тонше без шкоди для механічної стійкостітруб і зі збільшенням пропускної спроможності. Тобто труби виходять і міцніше, і легше, і ефективніше в плані транспортування різних середовищ. Зрозуміло PP-RCT, як і звичайний PP-R, відрізняється досить гарну хімічну стійкість, І тому труби з термостабілізованого рандом-сополімеру можуть використовуватися для транспортування найрізноманітніших хімічних, лікарських та харчових середовищ. Що стосується теплового розширення, то воно, звичайно, значно нижче, ніж у труб з інших типів поліпропілену. Звичайно, це не означає, що потрібно нехтувати армуванням, але тим не менш, при експлуатації неармованих труб, наприклад, в системах гарячого водопостачання, вдалося значно скоротити подовження труб, а також можна використовувати труби з PP-RCT і для транспортування багатьох хімічних середовищ при досить високих температурах, Що неможливо для описуваних нами попередніх різновидів поліпропілену.
Взагалі цей матеріал, звичайно, заслуговує більш докладного розгляду, Але про це ми будемо говорити в спеціальній статті. Тут же відзначимо деякі цікаві факти, які допоможуть нам оцінити експлуатаційні якості нового матеріалу. Так, за результатами випробувань німецьких вчених дійшли висновку, що труби з термостабілізованого рандом-сополімеру поліпропілену можуть витримувати тиск 11,5 МПа протягом 50 років при температурі +20 С. Такі показники досі недоступні жодному іншому полімерному матеріалу. Припустимо проміжні температурні позначки і звернемося до екстремальним випробуванням. І вони показують нам наступне: труби PP-RCT при постійній температурі +110 С витримують тиск 2,6 МПа протягом року - фантастичний результат!
Тут варто згадати, що в комунальних системах водопостачання і опалення тиск не перевищує 1,0 МПа, Тому резерву труб з термостабілізованого рандом-сополімеру вистачить на кілька років за умови, що температура +110 С буде зберігатися постійно, а таке неможливо в принципі - на практиці запас таких труб за віком складе не менше 30 років - і це в системах опалення! А на водопостачанні вони гарантованопростоять понад півстоліття. Зрозуміло, труби з цього матеріалу відрізняються і високою морозостійкістю. Що стосується сфери експлуатації труб PP-RCT, то вона дуже широка. Це і будь-які системи водяного опалення, і хімічні, фармацевтичні і харчові середовища, багато з яких можна транспортувати по цих трубах і при високій температурі. І на закінчення декілька слів про більш специфічних різновидах поліпропілену, які зустрічаються рідше, ніж зазначені нами 4 типу, і ще рідше використовуються для виробництва труб.
Інші різновиди поліпропілену
PPs - вогнестійкий поліпропілен. PPs, по суті, це гомополімери поліпропілену з антипиреновими добавками, що додають матеріалу вогнетривкі властивості. Крім того, цей матеріал досить стійкий хімічно і довговічний, але ось його термостійкість (не плутати з вогнестійкістю) не на самому високому рівні, Тому використання труб PPs, наприклад, в системах опалення важко, та й не дуже виправдано економічно. Основним напрямком для використання вогнестійкого поліпропілену є електротехнічна галузь.
HIPP - High Isotactic Polypropylene або високоізотактіческій гомополімер поліпропілену. Практично той же гомополімер, але з дещо поліпшеною формулою завдяки спеціальним каталізатором, що надає матеріалу додаткову міцність. Саме з цього матеріалу потім виготовляють якісні блок-сополімери PP-B, рандом-сополімер PP-R, а також термостабілізовані рандом-сополімер PP-RCT.
PP-X або PP-XMOD - зшитий поліпропілен. Поряд з термостабілізованого рандом-сополімером PP-RCT, цей матеріал поки ще новий. Виходить практично такими ж методами, що і зшитий поліетилен, а саме пероксидним і силанового. PP-X - матеріал дуже міцний, термостійкий і морозостійкий, який відмінно показує себе в складних умовах. Тому труби із зшитого поліпропілену найкраще показують себе в екстремальних умовах. Але цей матеріал досить дорогий і кращим рішенням в більшості випадків є труби з PP-RCT - наприклад, марки SupraTherm, які, не поступаючись іншим європейським трубах за якістю (а більшість з них навіть перевершуючи), вигідно відрізняються від них за ціною. Зрозуміло, цей список неповний, тому що є ще, наприклад, спінений поліпропілен - EPP і EMPP, і інші різновиди, але це вже будівельні матеріали не для виробництва труб.