Tag Archives: tworzywa sztuczne

Tworzywami sztucznymi nazywamy materiały, których podstawowym składnikiem są wielkocząsteczkowe związki organiczne, zwane polimerami. Tworzywa te mają wiele zalet, m.in. gładkość ścianek wewnętrznych, brak korozji i osadzania się kamienia (co umożliwia stosowanie rur o mniejszych średnicach). Rury z tworzyw sztucznych są lekkie, łatwe w montażu, nie przewodzą ciepła (co ogranicza roszenie rur do zimnej wody). Mają większą wytrzymałość na zamarzanie wody niż rury ocynkowane, nie przenoszą drgań, a tym samym eliminują hałas, jaki często występuje przy zakłóconym przepływie wody w instalacjach ze stali. Mimo tak wielu zalet należy jednak pamiętać, że rury z tworzyw sztucznych w niskich temperaturach stają się kruche. Są też mniej wytrzymałe na wysoką temperaturę. Maksymalna temperatura wody zimnej nie powinna przekraczać +20°C (krótkotrwale dopuszcza się +40°C), zaś ciepłej nie może przekraczać +60°C (krótkotrwale +80°C). Rury eksploatowane w wysokich temperaturach szybciej ulegają starzeniu. 

Wraz ze wzrostem temperatury ulegają rozszerzalności cieplnej (ich długość się zwiększa). Rury z polietylenu sieciowanego są dużo odporniejsze na wysoką temperaturę i starzenie materiału. Ich struktura zachowuje pamięć kształtu, dlatego rury wygięte lub wyprofilowane wymagają odpowiednich zamocowań i prowadnic. Tworzywa sztuczne są bardziej podatne na rozwój bakterii, szczególnie na końcówkach w rozległych instalacjach wodociągowych (w wielokondygnacyjnych budynkach) lub rzadko eksploatowanych ujęciach, gdzie zalega woda. Aby temu zapobiec, należy zagwarantować stałą cyrkulację przede wszystkim ciepłej wody (w tym celu należy przy każdym pionie wody ciepłej poprowadzić dodatkowy, współpracujący z nim pion cyrkulacyjny) i wyeliminować źródła zanieczyszczenia produktami korozji z instalacji zewnętrznej poprzez stosowanie filtrów mechanicznych. Lekkie i elastyczne rury dostępne są w odcinkach prostych lub zwojach. Poszczególne odcinki łączy się za pomocą kształtek spajanych ze sobą specjalnym klejem, zgrzewa lub łączy za pomocą złączek zaciskowych. Przy połączeniach z armaturą stosuje się również kształtki tworzywowo-metalowe (gwintowane). Ze względu na rozszerzalność cieplną rur konieczne jest stosowanie kompensacji (w postaci obejść i załamań lub przy wykorzystaniu gotowych kształtek) oraz odpowiednich zamocowań, dlatego też instalacja z tworzyw sztucznych każdorazowo musi być wykonana zgodnie z projektem przez wykwalifikowanych wykonawców.

Z tworzyw termoplastycznych na instalacje rurowe stosowane są tworzywa należące do dwóch grup:

poliwinylowe	poli(chlorek winylu) nieplastyfikowany	PVC-U
	chlorowany poli(chlorek winylu)	PVC-C
poliolefiny	polietylen niskiej gęstości	PE-LD
	polietylen średniej gęstości	PE-MD
	polietylen wysokiej gęstości	PE-HD
	polietylen wysokiej gęstości sieciowany	PEX
	polipropylen	PP
	homopolmer polipropylenu	PP-H
	kopolimer polipropylenu	PP-Co
	polibutylen	PB

Firmy produkujące rury z tworzyw sztucznych często łączą różne rodzaje tworzywa lub dodają inne materiały, np. metalowe wkładki. Są to rury wielowarstwowe, składają się z warstw tworzywa sztucznego przedzielonych warstwą aluminium, najczęściej w układzie: PE-X/AL./PE-X, PP-R/AL./PP, PE-X/AL./PE. W rurach tego typu wykorzystuje się najlepsze właściwości poszczególnych materiałów. PE-X zapewnia dużą odporność termiczną i chemiczną, aluminium zapobiega dyfuzji tlenu do wnętrza rury i likwiduje pamięć kształtu, pozwalając na wyginanie i dowolne kształtowanie przewodu w sposób trwały. Unika się dzięki temu stosowania wielu kształtek i połączeń, znacznie zmniejsza wydłużenia termiczne, a więc i trudności kompensacyjne oraz ogranicza liczbę zamocowań. Elastyczne rury dostępne są w zwojach. Do wykonywania instalacji można trwale wyginać przewody (za pomocą sprężyny wkładanej do środka), bez zniekształcenia przekroju poprzecznego rury. Stosuje się również specjalne kształtki tworzywowe z osłoną aluminiową do łączenia zaciskowego. Liczba narzędzi do montażu ogranicza się do przecinarki, zestawu bolców do kalibrowania oraz szczęk zaciskających.

Wybrane własności poszczególnych tworzyw sztucznych

	PVC	PEX	PE	PB	PP-Co	PP-H
Gęstość [g/cm3]	1,3-1,45	0,93-0,96	0,92	0,93	0,89-0,92	0,90
Temperatura mięknienia (Vicat)[°C]	80	–	60	–	85	80
Moduł sprężystości [N/mm2]	2400-4100	>600	600	340	1800	1200-1650
Wytrzymałość na granicy plastyczności [MPa]	42	25	10-20	22	32	–
Współczynnik rozszerzalności liniowej 1/K 10-4	1,8	1,4	1,4	1,3	1,6	1,8
Współczynnik przewodnictwa cieplnego [W/mK]	0,16	0,4	0,35	0,23	0,13	0,13

Podane w tablicy wartości są orientacyjne. Własności tych samych tworzyw różnych producentów mogą się znacznie różnić.

Metody łączenia rur

Instalacje z PCV zwykle łączy się poprzez klejenie. Technologia ta nie wymaga specjalistycznych narzędzi, wymaga jednak poza rurą i kształtką specjalnego kleju i bezwzględnej czystości – stąd substancja odtłuszczająca. Kleje stosowane go łączenia muszą być odpowiednie do łączonych materiałów, zgodnie z zaleceniem producenta. Należy zwrócić uwagę na korekty czasów klejenia związanych z temperaturą otoczenia w jakiej wykonywane są połączenia (skracać przy podwyższonej temperaturze, a wydłużać przy obniżonych). Połączenia klejone nie powinny być wykonywane w temperaturze poniżej +5°C. W przypadku poddanie zgrzewu działaniu zbyt wysokiej temperatury może wystąpić jego termiczne uszkodzenie, natomiast zbyt mała temperatura obniża stopień dyfuzji (przenikania) co osłabia połączenie.

Rury polipropylenowe łączy się zwykle poprzez zgrzewanie. Ta czynność wymaga użycia odpowiedniej zgrzewarki – w zależności od wymogów systemu. Połączenia zgrzewane wykonane są przez połączenie rozgrzanych i nadtopionych powierzchni łączonych elementów, w wyniku czego następuje polidyfuzyjne połączenie materiałów (fuzjo termicznie). Powierzchnie łączone muszą być czyste, odtłuszczone i bez wad powierzchniowych, lub pozostałości warstw zewnętrznych, które powinny być dokładnie usunięte. Należy dotrzymać przewidzianych parametrów zgrzewania : temperatura i czas nagrzewania.
        

Rury PEX łączy się kształtkami zaciskowymi. Zasada połączenia polega na tym, że rura zaciskana jest w określony sposób na łączniku. Może to być element zaciśnięty na rurze. Ten typ łączenia wymaga stosowania specjalnego urządzenia do zaciskania. Rzadziej zaciskanie odbywa się przy użyciu odpowiedniej nakrętki. Wtedy połączenie odbywa się przy użyciu zwykłego klucza. Ta sama technologia może być stosowana przy łączeniu rur polibutylenowych PB, jednak coraz większą popularnością cieszą się tak zwane kształtki samozaciskowe. Prawidłowe połączenie rury z kształtką uzyskuje się w tej sytuacji poprzez sam wcisk rury w kształtkę na właściwą głębokość. Ten sposób nie wymaga stosowania żadnych narzędzi ani spoiw, a wykonanie połączenia minimalizuje możliwość popełnienia błędu montażowego.

Orientacyjne warunki temperaturowe stosowania rur i kształtek z tworzyw sztucznych w kontakcie z wodą.

Temperatura °C	PVC-U	PVC-C	PP	PB	PE	Pex
20	+	+	+	+	+	+
60	+	+	+	+	+	+
80	–	+	+	+	–	+
100	–	0	+	0	–	+

+   odporność zadawalająca
–   brak odporości
0   odporność ograniczona
Podane w tablicy warunki są orientacyjne i nie są równoważne z temperaturami dopuszczalnymi dla pracy instalacji.

Zalecany zakres stosowania tworzyw sztucznych w instalacjach i sieciach

Instalacja	PVC-U	PVC-C	PP	PE	PEX	PB
Sieci kanalizacyjne zewnętrzne bezciśnieniowe	+		+	+
Sieci kanalizacyjne zewnętrzne ciśnieniowe	+			+
Sieci wodociągowe zewnętrzne	+		+	+
Sieci gazowe zewnętrzne				+
Sieci ciepłownicze					+	+
Instalacje kanalizacyjne wewnętrzne	+	+	+	+
Przewody zewnętrzne kanalizacji deszczowej	+
Instalacje wodociągowe wody zimnej	+	+	+	+	+	+
Instalacje wodociągowe wody ciepłej		+	+		+	+
Instalacje centralnego ogrzewania		+	+		+	+
Ogrzewanie podłogowe			+		+	+

Definicje dotyczące wymiarów geometrycznych

Szereg rur S:
bezwymiarowa liczba ściśle związana z geometrią rur. Oblicza się ją z zależności

S = (D_z-e_n)/(2*e_n)

Gdzie :
D_z – średnica zewnętrzna rury
e_n – grubość ścianki ( minimalna dopuszczalna grubość ścianki)

Znormalizowany współczynnik wymiarów (SDR)

Liczbowe oznaczenia szeregu rur, które jest zaokrągloną liczbą w przybliżeniu równą stosunkowi średnicy zewnętrznej i grubości ścianki.

SDR = D_z/e_n

Gdzie :
D_z – średnica zewnętrzna rury
e_n – grubość ścianki ( minimalna dopuszczalna grubość ścianki)

Relacja miedzy S i SDR jest następująca: SDR = 2S+1