Трубы ПВХ и фитинги для клеевых соединений

Химическое (клеевое) соединение труб в сравнении с физико-химическим (сваркой, сплавлением) и механическим (резьбовыми и пресс фитингами) дает возможность повысить оперативность сборки напорных систем водоснабжения/водоотведения, уменьшить риски протечек, более вероятных для сварки встык или механических соединений, а также уменьшить себестоимость монтажа за счет снижения материалоемкости, трудоемкости и/или энергопотребления при выполнении соединений. По надежности, материалоемкости и отчасти оперативности клеевые соединения сходны с соединениями сваркой в раструб, но не требуют применения специальных сварочных аппаратов и расхода электроэнергии, имеют меньшую материалоемкость и стоимость по расходным материалам в сравнении с механическими соединениями пресс фитингами, цанговыми и обжимными фитингами ( видео в этом материале), более надежны и менее энергозатратны в сравнении с соединениями сваркой встык ( см. видео здесь) и, тем более соединениями электродиффузионной сваркой (см. видео сварки с помощью электродиффузионных фитингов в этом материале). На текущий момент клеевые соединения выполняются для труб диаметром от 6 до 400 мм, но только труб из полимеров аморфной структуры.

Справка: Все синтетические пластмассы на базе углеродно-водородных составов, получаемые полимеризацией (Polymerisation – синтез полимеров присоединением молекул низкомолекулярного вещества (мономера) к активному центру), поликонденсацией (Polycondensation - синтез полимеров взаимодействием би/или полифункциональных мономеров и/или олигомеров с выделением низкомолекулярных веществ продукта) или аддиционной поликонденсацией (Polyaddition – полиприсоединение, миграционная полимеризация без выделения низкомолекулярных веществ) делят на термопласты (Thermoplastics – термопластические смолы), реактопласты (Thermosets - термореактивные смолы) и эластомеры (Elastomers, синтетические каучуки). В свою очередь термопласты, преимущественно синтезируемые полимеризацией мономеров, по строению получаемых в структуре макромолекул условно (в теории) делят на аморфные с беспорядочным расположением ветвей макромолекул и кристаллические с ориентированным по направлениям расположением ветвей макромолекул.

В действительности все термопласты имеют смешанную структуру – полукристаллическую с преобладанием ориентированных цепочек макромолекул (степень кристалличности более 40-50%) (полиэфины, в том числе полиэтилен, полипропилен, полибутилен, а также фторопласты, полиформальдегид, алифатические полиамиды) и аморфно-кристаллические с преимущественно беспорядочным пространственным расположением цепочек макромолекул (степень кристалличности менее 25%) (поливинилхлорид, поликарбонаты, полиэтилентерефталат, а также двухфазные термопласты на базе смесей полимеров и привитых сополимеров - ударопрочный полистирол, АБС-пластики (ABS – акрилонитрилбутадиенстирол) и др.).

Структура термопластов.

Теплостойкость аморфно-кристаллических термопластов 90-220 градусов Цельсия, полукристаллических термопластов 110-360 градусов Цельсия, полукристаллические термопласты в сравнении с аморфно-кристаллическими имеют меньшие прочностные характеристики, твердость, температуру плавления и модуль Юнга, но более высокую ударную вязкость и относительное удлинение при температурном расширении, т.е. лучшую пластичности при эксплуатации.

Механические свойства полукристаллических и аморфно-кристаллических термопластичных смол, где сплошной линией обозначены полукристаллические, а пунктирной аморфно-кристаллические термопласты.

По сути, тип кристаллической решетки обуславливает способ соединения термопластов между собой (химический склеиванием или физико-химический сплавлением) - полукристаллические термопластические смолы хорошо сплавляются (свариваются), что определяет преимущественный тип соединений труб из полиэтилена, полипропилена, полибутилена, а аморфные термопластические смолы (PVC, Polyvinylchloride - поливинилхлорид, PS, Polystyrene - полистирол, PC, Polycarbonate - поликарбонат, ABS, Acrylonitrile butadiene styrene – акрилонитрилбутадиенстирол) почти идеально склеиваются химически, но не дают надежных соединений сваркой.

Важно: По факту нет труб ПВХ, выпускаемых под клеевые соединения – теоретически все трубы из поливинилхлорида (непластифицированного поливинилхлорида PVC-U или НПВХ по терминологии ГОСТ Р 52134-2003 «Трубы напорные из термопластов и соединительные детали к ним для систем водоснабжения и отопления», хлорированного поливинилхлорида PVC-C или ХПВХ по ГОСТ Р 52134-2003, модифицированного поливинилхлорида PVC-М по ISO 4422-2 или двуоосноориентированного поливинилхлорида PVC-О по ISO 16422:2003) могут склеиваться в прочные и надежные соединения при помощи соответствующих фитингов или раструбов. Условно не подходят для соединения клеевым способом трубы ПВХ с традиционным раструбом под эластичные уплотнения для безнапорных систем водоотведения, но при удалении не соответствующего размерами раструба и они могут соединяться при помощи фитингов на клею. Т.е. пригодность труб ПВХ для склейки определяется не типом поливинилхлорида, а соответствием размеров трубы требованиям ISO 11922-1 (или ГОСТ Р 52134-2003), что гарантирует их совместимость с фитингами ПВХ, используемыми для клеевых соединений. Отдельные производители выпускают поливинилхлоридные трубы с раструбом, пригодным для выполнения клеевых соединений, а подавляющее большинство зарубежных и российских производителей – фитинги для клеевых соединений, совместимые со стандартными размерами труб ПВХ. Клеевые фитинги – муфты, отводы, тройники, разветвления, запирающая и регулирующая арматура, а также переходы, в том числе адаптеры для фланцевых, резьбовых и пресс соединений с трубопроводами из других материалов ( стальными, чугунными трубами, полиэтиленовыми, полипропиленовыми трубами и трубами из других термопластов).

Справка: В действительности растворители-очистители и клея для соединений выпускают для труб из непластифицированного и хлорированного поливинилхлорида (PVC-U и PVC-C), а также труб из двухфазного термопласта ABS. Но учитывая факт, что модифицированный поливинилхлорид PVC-М создан на базе PVC-U с добавками добавками ABS, CPE, то следует ожидать хорошей склеиваемости этого материала. Вопрос с новым на рынке двуоосноориентированным поливинилхлоридом PVC-О следует считать открытым, поскольку склеивание этого материала пока не формализовано ни в отечественных стандартах, ни в европейских технических регламентах.

Структура непластифицированного PVC-U и двуоосноориентированного поливинилхлорида PVC-О

Кроме того, клеевые соединения труб ПВХ имеют свои условные недостатки:

• фитинги и трубы ПВХ для склеивания могут быть только из одного типа поливинилхлорида (PVC-U или PVC-C);
• фитинги для клеевых соединений из поливинилхлорида, как изготовленные литьем под давлением, так и способом горячего формования имеют минимальную длительную прочность MRS не более 20 Мпа, в то время, как трубы из непластифицированного PVC-U и хлорированного поливинилхлорида PVC-C – 25 Мпа, сравнимую только с MRS труб из PVDF;

Минимальная длительная прочность MRS труб из полукристаллических и аморфно-кристаллических термопластов.

• в то время, как испытания сварных соединений труб из полиэтилена, полипропилена и других полиэфинов можно проводить через 15 часов после окончания сварки, клеевые соединения из непластифицированного поливинилхлорида тестируются не ранее, чем через 21 суток при выдержке при комнатной температуре, а клеевые соединения из PVC-C не ранее, чем через 20 суток при выдержке при комнатной температуре и 4 суток выдержки при температуре 80°С.