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架橋ポリエチレンは、一般にPEX、XPE 、またはXLPEと略され、架橋されたポリエチレンの一種です。主に、建物の配管システム、温水暖房および冷房システム、家庭用水道管、高圧 (高電圧) 電気ケーブルの絶縁材、および赤ちゃんの遊びマットに使用されます。また、天然ガスや沖合石油の用途、化学物質の輸送、および下水やスラリーの輸送にも使用されます。PEX は、住宅の水道管として使用されるポリ塩化ビニル(PVC)、塩素化ポリ塩化ビニル (CPVC)、または銅管の代替品です。
プロパティ
低温衝撃強度、耐摩耗性、環境応力亀裂耐性は架橋によって大幅に向上しますが、硬度と剛性は若干低下します。熱可塑性ポリエチレンと比較すると、PEXは溶融せず（エラストマーに類似）、耐熱性があります（長期間では120℃まで、電気的または機械的負荷のない短期間では250℃まで）。架橋密度が増加すると、最大せん断弾性率も増加します（高温でも）。[1] [2] PEXは、通常のPEと比較して大幅に強化された特性を備えています。
パイプやチューブに使用される PEX のほとんどは、高密度ポリエチレン(HDPE) で作られています。PEX はポリマー構造に架橋結合を含み、熱可塑性を熱硬化性に変化させます。架橋はチューブの押し出し中または押し出し後に行われます。ASTM 規格 F876 によると、必要な架橋度は 65% から 89% です。架橋度が高いと材料が脆くなり、応力亀裂が生じる可能性があり、架橋度が低いと製品の物理的特性が低下する可能性があります。
PEX は、通常の PE と比較して大幅に特性が向上しています。[3]これは、システムに架橋が導入されたためであり、これによりポリマーの化学的、熱的、および機械的特性が大幅に向上します。[4] HDPE と PEX はどちらも、圧縮を受けると温度またはひずみ速度が増加すると、初期接線弾性率と降伏応力が増加しますが、HDPE はより高い降伏応力に達した後に流動挙動を示す傾向があり、PEX はわずかに低い降伏応力に達した後にひずみ硬化を示す傾向があります。 [5]後者は、より高い真ひずみに達した後にのみ、ある程度の流動挙動を示します。PEX で観察される挙動は、熱可塑性超高分子量ポリエチレン (UHMWPE)でも模倣されています。ただし、PEX は UHMWPE よりも温度とひずみ速度への依存性が強くなります。さらに、PEX は高い熱安定性で注目に値します。熱可塑性ポリエチレンと比較して、クリープ挙動が改善され (つまり、クリープ変形に抵抗する)、非常に高温でも高い強度と硬度を維持します。 [6]
初期のポリマー構造のタイプと架橋の量は、PEX の結果として得られる機械的特性に大きな影響を与える可能性があります。[7]ある研究では、さまざまな量のジクミルペルオキシド(DCP)を使用して低密度ポリエチレン (LDPE)を架橋する効果について検討しました。 [8]示差走査熱量測定 (DSC)で観察したところ、過酸化物架橋剤の重量パーセントが増加すると結晶化度が低下することがわかりました。ポリマーの結晶化および架橋の程度は、その特性に大きな影響を与える可能性があり、実際に架橋度の増加とそれに伴う結晶化度の低下は、破断点伸びの低下と相関していることがわかりました。これは、化学架橋 (過酸化物) が物理架橋 (微結晶によって形成される) よりも多く存在するためであると示唆されました。化学架橋はポリマーの伸長挙動を阻害する傾向があるためです。さらに、追加の架橋により鎖間の分子間力が増加するため、最大引張強度が増加する傾向があることがわかった。シラン架橋剤の添加でも同様の結果が得られている。別の研究では、直鎖状低密度ポリエチレン（LLDPE）に添加するシラン架橋剤の量を変えた。[9]結果として得られたヤング率と最大引張強度は架橋剤濃度とともに増加したが、破断点伸びは結晶化度の低下により減少した。充填剤の存在により、PEXの機械的特性がさらに強化される可能性がある。同じ研究で、研究者らはモンモリロナイト（MMT）ナノクレイと呼ばれる充填剤を添加した効果を調べ、さらに高いヤング率と引張強度を観察した。これは、シラン架橋LLDPEとMMTの間の強力な界面相互作用を示している。
電線およびケーブル用途の架橋ポリエチレン化合物 (XLPE) のほぼすべては、LDPEをベースとしています。XLPE 絶縁ケーブルの定格最高導体温度は 90 °C で、緊急定格は、使用される規格に応じて最大 140 °C です。導体短絡定格は 250 °C です。XLPE は優れた誘電特性を備えているため、中電圧 (1 ～ 69 kV AC) や高電圧ケーブル(最大 380 kV AC 電圧、および数百 kV DC) に適しています。
基本的なポリマー構造にさまざまな変更を加えることで、製造工程中の生産性を最大化できます。中電圧用途では、反応性を大幅に高めることができます。これにより、絶縁体を架橋するために使用される連続加硫(CV) チューブ内の硬化または冷却プロセスのいずれかに制限がある場合に、ライン速度が向上します。[要出典]これは、ガス抜きの必要性によりケーブル製造時間が大幅に長くなる可能性がある高電圧ケーブルおよび超高電圧ケーブル用途 に特に役立ちます。
調理方法
熱可塑性ポリエチレン（PE-LD、PE-LLD、またはPE-HD）からPEXを製造するには、さまざまな方法を使用できます。[10]最初のPEX材料は、1930年代に押し出されたチューブに電子ビームを照射することによって製造されました。電子ビーム処理法は1970年代に実現可能になりましたが、まだ高価でした。1960年代には、エンゲル架橋が開発されました。この方法では、押し出す前に過酸化物をHDPEに混合します。[11] 1968年に、水素化ケイ素（シラン）を使用するSioplasプロセスが特許を取得し、1974年には別のシランベースのプロセスであるMonosilが続きました。1986年にはビニルシランを使用するプロセスが続きました。 [要出典]
架橋の種類
基本的な区別は、過酸化物架橋（PE-Xa）、シラン架橋（PE-Xb）、電子線架橋（PE-Xc）、アゾ架橋（PE-Xd）である。[2]
過酸化物、シラン、放射線架橋が示されています。各方法では、放射線( hν )または過酸化物 (ROOR) によってポリエチレン鎖 (上部中央) から水素原子が除去され、ラジカルが形成されます。その後、2 つのラジカル鎖が直接 (左下) またはシラン化合物を介して間接的に (右下) 架橋します。
- 過酸化物架橋 (PE-Xa) :過酸化物(例えば、ジクミル過酸化物またはジ-tert-ブチル過酸化物) を使用したポリエチレンの架橋は、依然として非常に重要です。いわゆるエンゲル法では、HDPE と 2% [12]過酸化物の混合物を最初に押し出し機で低温で混合し、次に高温 (200 °C ～ 250 °C) で架橋します。[2]過酸化物は過酸化物ラジカル (RO•) に分解し、これがポリマー鎖から水素原子を抽出 (除去) してラジカルになります。これらが結合すると、架橋ネットワークが形成されます。[3]結果として得られるポリマーネットワークは均一で、張力が低く、柔軟性が高く、そのため (照射された) PE-Xc よりも柔らかく強靭です。[2]同じプロセスが LDPE にも使用されますが、温度は 160 °C ～ 220 °C の範囲で変化します。
- シラン架橋（PE-Xb）：シラン（例：トリメトキシビニルシラン）の存在下では、ポリエチレンは最初に放射線照射または少量の過酸化物によってSi官能化される。その後、水浴中で加水分解によってSi-OH基が形成され、これが凝縮して、Si-O-Siブリッジの形成によってPEを架橋する。[16]ジブチルスズジラウレートなどの触媒は反応を加速する可能性がある。[12]
- 放射線架橋 (PE-Xc) : ポリエチレンの架橋は、下流の放射線源 (通常は電子加速器、時には同位体放射器) によっても可能である。PE 製品は、結晶融点以下で水素原子を分離することによって架橋される。β放射線は10 mmの浸透深度を持ち、γ 放射線は100 mmである。これにより、内部または特定の領域を架橋から除外することができる。[2]しかし、資本コストと運用コストが高いため、放射線架橋は過酸化物架橋と比較してわずかな役割しか果たさない。[1]過酸化物架橋とは対照的に、このプロセスは固体状態で実行される。そのため、架橋は主に非晶質領域で起こり、結晶性はほぼそのまま残る。[12]
- アゾ架橋（PE-Xd）：いわゆるルボニル法では、ポリエチレンは高温の塩浴で押し出された後にアゾ化合物をあらかじめ添加して架橋される。 [1] [2]
架橋度
架橋度が低いと、最初は分子量の増加のみにつながります。個々の高分子は結合しておらず、共有結合ネットワークはまだ形成されていません。これらの大きな分子で構成されるポリエチレンは、超高分子量ポリエチレン（PE-UHMW）に似た挙動を示し、熱可塑性エラストマーのような挙動を示します。[13]
さらに架橋すると（架橋度約80％）、[14]個々の高分子は最終的にネットワークに接続されます。この架橋ポリエチレン（PE-X）は化学的には熱硬化性であり、融点を超えるとゴム弾性挙動を示し、溶融状態では加工できなくなります。[13]
架橋の程度（したがって変化の程度）は、プロセスによって強度が異なります。DIN 16892（PE-X製パイプの品質要件）によれば、少なくとも次の架橋度を達成する必要があります。[14]
- 過酸化物架橋（PE-Xa）：75％
- シラン架橋（PE-Xb）：65%
- 電子線架橋（PE-Xc）：60％
- アゾ架橋（PE-Xd）：60％
分類
北米
すべてのPEXパイプは、設計仕様がパイプに直接記載された状態で製造されています。これらの仕様は、パイプの多くの基準を説明するため、および製造元に関する具体的な詳細を提供するために記載されています。これらすべての仕様が記載されている理由は、製品が必要な地域の基準を満たしているかどうかを設置者が認識できるようにするためです。ラベルは、チューブが記載されているすべての基準を満たしていることをユーザーに保証します。[15]
北米の PEX パイプに使用される材料は、ASTM 規格に記載されているセル分類によって定義され、最も一般的なのは ASTM F876 です。PEX のセル分類には、0006、0008、1006、1008、3006、3008、5006、5008 があり、最も一般的なのは 5006 です。分類 0306、3306、5206、5306 も一般的で、これらの材料には、限定された UV 耐性のために紫外線遮断剤や抑制剤が含まれています。北米では、すべての PEX チューブ製品は、ASTM、NSF、CSA 製品規格に従って製造されており、その中には前述の ASTM 規格 F876 および F877、NSF 国際規格 NSF 14 および NSF 61 ("NSF-pw")、およびカナダ規格協会規格 B137.5 があり、パイプはこれらの規格に従ってテスト、認証、および登録されています。各製品が満たしているリストと認証はパイプまたはチューブの印刷ラインに表示され、製品が設計された適切な用途で使用されることが保証されます。
ヨーロッパ
欧州規格には、PEX-A、-B、-C と呼ばれる 3 つの分類があります。これらのクラスは、いかなる種類の評価システムとも関連がありません。
PEX-A (PE-Xa、PEXa)
PEX-A は過酸化物 (エンゲル) 法で製造されます。この方法では、結晶の融点を超える温度で「高温」架橋を行います。ただし、押出プロセス中にポリマーを長時間高温高圧に保つ必要があるため、他の 2 つの方法よりも少し時間がかかります。架橋結合は炭素原子間です。
PEX-B (PE-Xb、PEXb)
シラン法は「湿気硬化」法とも呼ばれ、PEX-B を生成します。この方法では、架橋は二次押出後プロセスで実行され、架橋剤間の架橋を生成します。このプロセスは熱と湿気によって加速されます。架橋結合は、2 つのグラフトされたビニルトリメトキシシラン (VTMS) ユニット間のシラノール縮合によって形成され、ポリエチレン鎖を CC-Si-O-Si-CC ブリッジで接続します。
PEX-C (PE-Xc、PEXc)
PEX-C は、電子ビーム処理による「コールド」架橋プロセス（結晶融点以下）で製造されます。この方法では、エンゲル法よりも均一性が低く、架橋度も低くなります。特に、チューブの直径が 1 インチ (2.5 cm) を超える場合に顕著です。プロセスが適切に制御されていない場合、チューブの外層が脆くなることがあります。ただし、他の化学物質を使用せず、高エネルギー電子のみを使用して炭素水素結合を切断し、架橋を促進する ため、3 つの方法の中で最もクリーンで環境に優しい方法です。
配管工事
PEX チューブは、配管用途で銅管の代替として広く使用されています。2006 年の推定によると、家庭の蛇口に飲料水を供給するための PEX の住宅での使用は、年間 40% 増加しています。[16] 2006 年、フィラデルフィアインクワイアラーは、配管業者に銅管から PEX への切り替えを推奨しました。[17]
20世紀初頭から中頃にかけて、大量生産された配管パイプは亜鉛メッキ鋼で作られていました。内部に錆が蓄積して水量が減少するという問題がユーザーの間で発生したため、1960年代後半には銅パイプに置き換えられました。 [18]その後数十年にわたり、接着剤を使用した継手付きのプラスチックパイプも使用されるようになりました。当初、PEXチューブは水暖房システムで水を輸送するための最も一般的な方法であり、1960年代以降、水暖房システムで最初に使用されました。[16]水暖房システムは、ボイラーまたはヒーターからの水を、ベースボードヒーターやラジエーターなど、家の中で熱を必要とする場所に循環させます。[19] PEXは温水の再循環に適しています。[20]
徐々に、PEX は、加圧水を家中の設備に運ぶなど、屋内配管用途でより広く受け入れられるようになりました。2000 年代以降、銅管やプラスチック PVC 管が PEX に置き換えられるケースが増えています。[18] PEX は地下用途にも使用できますが、そのような用途には適切な「スリーブ」を使用する必要があるという報告もあります。[20]
利点
配管に PEX を使用する利点は次のとおりです。
- 柔軟性。PEXはその柔軟性から、新築住宅の給水配管によく使われるソリューションです。[21] PEXチューブは簡単に曲げることができ、座屈や亀裂も生じないため、配管を真っ直ぐにする必要はありません。PEXは長いロールで販売されることが多く、長い配管のために個々の真っ直ぐなパイプを連結する必要がありません。浅い曲がりの場合、PEXチューブは曲げることができ、金属または硬質プラスチックのブレースで支えることができるため、エルボ継手は鋭角の角にのみ必要です。対照的に、他の一般的な屋内配管材料、つまりPVC、CPVC、銅は硬く、配管の大きな曲がりに対応するには角度のついた継手が必要です。
- パイプの直接配線。PEXチューブはほとんどの場合エルボジョイントを必要としないため、配管に継ぎ目や接続部を一切設けずに、供給ラインを配給ポイントから出口器具まで直接配線することが可能です。これにより、ジョイントに関連する潜在的な構造上の弱点やコストが排除されます。[16]
- 乱流による圧力低下が少ない。PEXパイプラインは、通常、硬質チューブ材料で作られたラインよりも急カーブや継ぎ目が少ないため、分配ポイントと出口器具の間の圧力損失が少なくなることが期待できます。圧力低下が少ないということは、一定の供給圧力に対して、シンク、シャワー、トイレでの水圧が高くなります。逆に、PEX を使用すると、出口器具で同等の圧力を達成するために、他の配管よりも弱い (そして安価な) ポンプを使用できます。
- 材料コストの低減。PEXチューブの材料コストは他の代替品の約25％です。[22] [23]対照的に、インフレ調整後の銅の価格は、2002年から2022年までの20年間で4倍以上に上昇しました。[24]
- より簡単な設置。PEX の設置は、はんだ付けや接着の必要がないため、銅管や PVC 管に比べてはるかに手間がかかりません。[22]放射暖房システムを設置した建設業者は、PEX 管により「設置が簡単になり、操作に問題がなくなった」と感じています。[21] PEX の接続は、圧縮継手を使用して 2 つの一致する部品を押し合わせるか、調整可能なレンチまたは特殊な圧着工具を使用して行うことができます。 [16]一般に、PEX の設置には、接続と継手が少なくて済みます。[15]
- 非腐食性。銅とは異なり、PEXは鉱物や湿気にさらされても腐食しません。[15]
- 設置中に火災の危険はありません。銅管を接合する最も古くて一般的な方法は、トーチを使用して部品をはんだ付けすることです。PEXは、この裸火に関連するリスクを排除します。[25]
- 新しいPEXを既存の銅管やPVC管と統合する機能。設置者が銅管の片端をPEX管に接続できるようにする継手は広く入手可能です。[16]これらの継手により、設置者は必要に応じてPEXへの移行時にパイプの直径を縮小または拡大することができます。
- 温水パイプと冷水パイプに適しています。混乱の可能性を減らすために、色分けを使用すると便利です。[26]通常、赤いPEXチューブは温水に使用され、青いPEXチューブは冷水に使用されます。[15]
- 凍結による破裂の可能性が低い。PEX は柔軟性があるため、凍結条件では銅管や PVC 管よりも破裂しにくいと一般に考えられています。[27]ある報告によると、PEX で水を満たしたパイプは、時間の経過とともに凍結すると膨張して破裂するのに対し、銅管は「裂け」、PVC 管は「粉々に砕け散る」とのことです。[28]住宅専門家のスティーブ・マクスウェルは 2007 年に、PEX で水を満たしたパイプは「5 回または 6 回の凍結融解サイクルでも破裂せずに耐えられる」のに対し、銅管は最初の凍結ですぐに破裂すると示唆しました。[29]暖房のない新築の季節住宅では、暖房のない寒い季節にパイプの水を抜くか、寒さによるパイプの破裂を防ぐための他の対策を講じることが推奨されています。新築では、必要に応じて排水できるようにすべての水道管をわずかに傾斜させることが推奨されています。[29]
- パイプ断熱が可能。従来のフォームラップ断熱材をPEX配管に簡単に追加することで、温水配管からの熱損失を減らし、冷水配管への熱伝達を減らし、屋外環境での凍結のリスクを軽減することができます。[30]
欠点
- 日光による劣化。PEXチューブは急速に劣化するため、日光にさらされる用途には使用できません。[31]設置前は日光を避けて保管し、設置後は日光を遮断する必要があります。直射日光に30日間さらしておくと、脆化によりチューブが早期に破損する可能性があります。[31]
- 昆虫による穿孔。PEXチューブは植物を食べる昆虫の口器によって穿孔されやすい。特に、西部針葉樹種子カメムシ（Leptoglossus occidentalis）はPEXチューブを突き破って漏れを引き起こすことがあることが知られている。[32]
- 黄銅継手の問題。米国、カナダ、ヨーロッパで PEX システムの故障が報告されており、いくつかの集団訴訟が係争中である。故障の原因は PEX システムで使用されている黄銅継手にあるとされている。一般的に、建設業者や製造業者はこれらの経験から学び、パイプをコネクタ、バルブ、その他の継手と接続するための継手に最適な材料を見つけている。しかし、ネバダ州の設備に関連して使用された特定の種類の黄銅継手では、ミネラルが豊富な硬水[33]といわゆる「黄銅」継手[20]との間に悪影響が生じる問題が報告されている。継手に含まれる亜鉛は脱亜鉛化と呼ばれる化学反応でパイプ材料に浸出し、漏れや詰まりの原因となった。[33]解決策は、亜鉛含有量が 30% の黄銅継手を、亜鉛含有量が 5～10% の赤銅継手に交換することだった。[34]カリフォルニア州の建築当局は、一般的に亜鉛含有量が低い「赤真鍮」製の継手の使用を主張するようになり、これらの特定の継手に関する問題が明らかになったため、将来的に問題が発生する可能性は低い。[20]
- 新しい配管システムへの初期調整。配管工と住宅所有者が新しい配管に適応するのを学んだり、接続が不十分または不適切に行われたりした初期段階では、いくつかの問題が報告されましたが、住宅検査官は2000年以降、PEXに問題がないことには一般的に気づいていません。[35]
- パイプ断熱材には限られた接着剤が使用されています。特定の接着剤を使用してPEXに塗布されたパイプ断熱材は、パイプの早期劣化を引き起こす有害な影響を及ぼす可能性があります。ただし、従来のフォームラップ断熱材などの他の断熱材は、悪影響なく使用できます。[30]
- 取り付け費用。一般的に、PEX継手、特にDIYプッシュフィット継手は、はんだ付けが不要であるにもかかわらず、銅製のものよりも高価です。[16] PEXは柔軟性があるため、一般的に必要な継手の数が少なく、継手1つあたりのコストが高いことを相殺する傾向があります。
- 鉄ベースのコンポーネントを使用した PEX 輻射暖房の潜在的な問題。鉄製ラジエーターやその他の部品 (つまり鉄またはその合金で作られた部品)を備えた輻射暖房システムでプレーン PEX チューブを使用すると、時間の経過とともに錆が発生する可能性があります。その場合の 1 つの解決策は、これらのシステムに「酸素バリア」を設置して錆の発生を防ぐことです。暖房用の PEX の最新の設備のほとんどは、酸素バリア コーティングされた PEX を使用しています。
- 臭い、化学的な味、健康への影響の可能性。 2000年代、カリフォルニア州では健康への懸念について論争があった。パイプの外側の化学物質、またはパイプの内側のメチル第三ブチルエーテルや第三ブチルアルコールなどの化学物質が水に混入する懸念から、いくつかのグループがPEXの採用を阻止した。[36]これらの懸念により、州全体でのPEXの採用はほぼ10年遅れた。「司法のジェットコースター」と表現されたかなりの「法廷闘争」の後、紛争グループは合意に達し、カリフォルニア州はすべての用途でPEXの使用を許可した。[37] [38]環境影響報告書とその後の調査では、PEX配管の使用による公衆衛生への懸念はないと判断された。[37]
政府の承認
PEXは、アメリカ合衆国全50州とカナダで使用が承認されており[15]、カリフォルニア州も2009年に使用を承認しました。[20]カリフォルニア州は、2007年に初めてケースバイケースでPEXを家庭用給水システムに使用することを許可しました。[39]これは主にマニホールドの腐食（チューブ自体ではなく）に対する懸念によるもので、カリフォルニア州はPEXを水暖房システムに使用することを許可しましたが、飲料水には許可しませんでした。2009年、建築基準委員会は、カリフォルニア州配管コード（CPC）に対してPEXプラスチックパイプとチューブを承認し、州全体の病院、診療所、住宅、商業施設での使用を許可しました。[20] PEXは2009年8月1日にCPCに正式に採用され、地方自治体が一般的な使用を承認できるようになりましたが、[40]追加の問題があり、2007年の法律の文言を改訂した新しい承認が2010年に発行されました。[41]
代替材料
代替配管の選択肢としては、
- アルミニウムプラスチック複合材は、保護のために内側と外側にプラスチック層を積層したアルミニウムチューブです。[15]
- ステンレス鋼波形管は、内部にPVCを使用したステンレス鋼で作られた連続フレキシブルパイプで、空気漏れテスト済みです。[15]
- ポリプロピレンパイプは、用途は CPVC に似ていますが、化学的に不活性な素材で、有害物質を含まず、火災による燃焼時に危険な排出物が少なくなります。主に床暖房システムに使用されますが、浸出のない家庭用飲料水パイプとして、主に商業用途で人気が高まっています。
- ポリブチレン(PB) パイプは、 1970 年代後半から 1995 年まで飲料水配管の製造に使用されていたプラスチック ポリマーの一種です。しかし、ポリブチレン チューブを接続するために最初に使用されていたポリオキシメチレン (POM またはアセタール) コネクタは、次亜塩素酸塩添加 (水を消毒するためによく使用される化学物質) による応力強化化学攻撃の影響を受けやすいことが判明しました。劣化したコネクタは、高応力の圧着領域でひび割れや漏れが発生し、周囲の建物構造に損傷を与える可能性があります。銅製継手を含む最近のシステムでは次亜塩素酸塩攻撃の問題は発生していないようですが、ポリブチレンは以前の問題によって構造上の損傷が高額になったため、依然として人気が落ちており、カナダと米国では受け入れられていません。
ペックスアルペックス
PEX-AL-PEXパイプ、またはAluPEX、PEX/アルミニウム/PEX、または多層パイプは、2層のPEXの間に挟まれたアルミニウム層でできています。金属層は酸素バリアとして機能し、ポリマーマトリックスを介した酸素の拡散を阻止するため、酸素がチューブ内の水に溶解してシステムの金属部品を腐食することはありません。[42]アルミニウム層は薄く、通常1または2 mmで、チューブにある程度の剛性を与えるため、曲げても形成された形状を保持します（通常のPEXチューブはまっすぐに戻ります）。アルミニウム層は構造上の剛性も追加するため、チューブはより高い安全動作温度と圧力に適しています。
AluPex チューブの使用は 2010 年以降大幅に増加しました。作業や配置が簡単です。曲線は手で簡単に形成できます。温水と冷水の両方に使用できるチューブとガス用のチューブがあります。[引用が必要]
この製品は、層の間に水が浸入して早期故障を引き起こすため、カナダでは製造中止となりました。
PEXツール
使用できる継手には、圧着または圧縮の 2 種類があります。圧着コネクタは安価ですが、専用の圧着工具が必要です。圧縮継手は通常のスパナで締め付けられ、システムのセクションを簡単に分解できるように設計されており、追加の工具を必要としないため、特に DIY などの小規模な作業にも人気があります。
PEX ツール キットには、PEX チューブの継手や接続に必要な基本的なツールが多数含まれています。ほとんどの場合、このようなキットは地元の金物店や配管用品店で購入するか、住宅所有者または請負業者が組み立てます。PEX ツール キットの価格は 100 ドル以下から 300 ドル以上まであります。一般的な PEX ツール キットには、圧着工具、接合用の拡張工具、クランプ ツール、PEX カッター、リング、ボード、およびホッチキスが含まれています。[さらに説明が必要]
その他の用途
- 人工関節: 高度に架橋されたポリエチレンは、耐摩耗性材料として人工関節に使用されます。架橋ポリエチレンは、摩耗に対する耐性があるため、股関節置換術で好まれます。ただし、膝関節置換術では、架橋が機械的強度に影響を与える可能性があり、また、支持面の幾何学的適合性が低いため膝関節に応力が集中するため、異なるパラメータで作られた PE が必要です。メーカーは超高分子量ポリエチレンから始めて、電子ビームまたはガンマ線照射で架橋します。
- 歯科用途: PEX は、複合充填材として歯科修復にも応用されています。
- 水上船舶: PEX は多くのカヌーやカヤックにも使用されています。PEX は Ram-X などのブランド名でリストされています。架橋ポリエチレンの特性のため、船体の損傷を修復するのはかなり困難です。3M の DP-8005 などの接着剤は PEX に接着できますが、大規模な修復には、カヌーやカヤックにさらにポリエチレンを溶かして混ぜ込み、しっかりと接着して損傷部分を補う必要があります。
- 電力ケーブル絶縁体: 架橋ポリエチレンは、あらゆる電圧範囲の電力ケーブルの電気絶縁体として広く使用されていますが、特に中電圧用途に適しています。最も一般的なポリマー絶縁体です。架橋ポリエチレン絶縁体を表すには、一般に頭字語 XLPE が使用されます。
XLPE自動車ダクト - 自動車用ダクトおよびハウジング: PEX は XLPE とも呼ばれ、アフターマーケット自動車業界では冷気吸気システムやフィルターハウジングに広く使用されています。その特性には、高い熱たわみ温度、優れた耐衝撃性、耐薬品性、低い曲げ弾性率、優れた環境応力亀裂耐性などがあります。この形態の XLPE は回転成形で最も一般的に使用されています。XLPE 樹脂は 35メッシュ(500 μm ) の樹脂粉末の形で提供されます 。
- 家庭用電化製品: Askoの洗濯機と食器洗い機では、二重壁のゴム/プラスチック安全ホースの代わりに PEX 入口ホースが使用されています。
参照
- 高密度ポリエチレン（HDPE）
- 直鎖状低密度ポリエチレン（LLDPE）
- 低密度ポリエチレン（LDPE）
- 中密度ポリエチレン（MDPE）
- 絶縁体として使用されるポリオレフィンおよび架橋ポリオレフィン（XLPO）
- ストレッチラップ
- 超高分子量ポリエチレン（UHMWPE）
参考文献
- ^ abc エルスナー、ピーター;アイラー、ピーター。ハース、トーマス (2012)。ドミニングハウス - クンストシュトフ(第 8 版)。ベルリン ハイデルベルク: Springer-Verlag。 p. 224.ISBN 978-3-642-16173-5。
- ^ abcdef バウアー、アーウィン;オズワルド、ティム A. (2013 年 10 月)。ザエヒトリング クンストシュトフ タッシェンブーフ。ハンザー、カール。 p. 443.ISBN 978-3-446-43729-6。kunststoffe.de のサンプルを見る
- ^ ab コルツェンブルク、セバスティアン;マスコス、マイケル。オスカー・ナイケン (2014)。ポリマー: Synthese、Eigenschaften und Anwendungen (第 1 版)。スプリンガー・スペクトラム。 p. 406.ISBN 978-3-642-34773-3。
- ^ Ahmad, H; Rodrigue, D (2022). 「架橋ポリエチレン：架橋技術、製造方法、用途、リサイクルに関するレビュー」.ポリマー工学と科学. 62 (8): 2376. doi :10.1002/pen.26049.
- ^ Brown, EN; Willms, RB; Gray, GT; et, al (2007). 「分子構造がポリエチレンの構成応答に与える影響: HDPE、UHMWPE、PEX の比較」。実験力学。47 ( 3): 381–393。doi :10.1007/s11340-007-9045-9。
- ^ Selvin, M; Shah, S; Maria, HJ; et , al (2024). 「架橋ポリエチレンのリサイクルに関するレビュー」。産業工学および化学研究。63 (3): 1200–1214. doi :10.1021/acs.iecr.3c02580.
- ^ Ahmad, H; Rodrigue, D (2022). 「架橋ポリエチレン：架橋技術、製造方法、用途、リサイクルに関するレビュー」.ポリマー工学と科学. 62 (8): 2376. doi :10.1002/pen.26049.
- ^ Liu, SQ; Gong, WG; Zheng, BC (2014). 「低密度ポリエチレンの特性に対する過酸化物架橋の影響」。Journal of Macromolecular Science, Part B . 53 (1): 67–77. Bibcode :2014JMSB...53...67L. doi :10.1080/00222348.2013.789360.
- ^ Yussuf, AA; Al-Saleh, MA; Al-Enezi, ST; Abraham, G (2021). 「架橋線状低密度ポリエチレン-モンモリロナイトナノ複合体の特性に対するシラン濃度の影響」.ポリマー複合材料. 42 (5): 2268–2281. doi :10.1002/pc.25975.
- ^ Meola, Carosena (2005). 「架橋ポリエチレン」(PDF) .化学処理百科事典: 577–588.
- ^ 「高密度架橋ポリエチレン（XLPE）」。Poly Processing 。 2017年2月1日閲覧。
- ^ abc Whiteley, Kenneth S. (2011). 「ポリエチレン」. Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry . doi :10.1002/14356007.a21_487.pub2. ISBN 978-3527306732。
- ^ ab カイザー、ヴォルフガング (2011). Anwendung による合成技術の芸術作品(第 3 版)。ミュンヘン: ハンザー。ISBN 978-3-446-43047-1。
- ^ ab Günter Neroth、Dieter Vollenschaar: Wendehorst Baustoffkunde: Grundlagen – Baustoffe – Oberflächenschutz. 27. オーフラージュ。 Vieweg+Teubner Verlag/Springer Fachmedien、ヴィースバーデン、2011 年、ISBN 9783834899194、p. 931
- ^ abcdefg 「PEX パイプのマーキング」。2015 年 7 月 19 日。2015 年 7 月 30 日閲覧。
すべての PEX パイプは、設計仕様がパイプに直接記載された状態で製造されています。これらの仕様は、パイプの多くの基準を説明するため、および製造元に関する具体的な詳細を示すために記載されています。これらすべての仕様が記載されている理由は、製品が必要な地域の基準を満たしているかどうかを設置者が認識できるようにするためです。ラベルにより、ユーザーはチューブが記載されているすべての基準を満たしていることを確認できます。
- ^ abcdef Romano, Jay (2006 年 9 月 3 日)。「銅管が高価すぎる場合...」ニューヨーク タイムズ。2011 年 7 月 9 日閲覧。
銅の価格は過去 4 年間でほぼ 4 倍に上昇しており、配管工や DIY 愛好家は銅管や継手の代替品を新たに検討しています。そして、一部の人が注目しているのは、PEX と呼ばれる柔軟な合成素材です。
- ^ Heavens, Alan J. (2006 年 7 月 29 日)。「建築資材の不足は続く: 新築住宅の需要が落ち込む一方で、セメントと銅のコストは急騰」。フィラデルフィアインクワイアラー。p. F25。2011年 7 月 9 日閲覧。
銅パイプの推奨代替品には、(1) 架橋ポリエチレン (PEX として知られ、腐食せず、ピンホール漏れも発生しないため、床暖房の設置業者に採用されています) があります。PEX は塩素やスケールにも耐性があり、硬質プラスチックや金属パイプよりも継手が少なくて済みます。このパイプは、米国およびカナダのすべての配管および機械コードで、温水および冷水の飲料水配管システムおよび水暖房システム用として承認されています。 (2) アルミニウムプラスチック複合材。多目的圧力配管で、屋内外に温水と冷水を供給でき、床暖房や融雪システムにも適しています。アルミニウム管をプラスチックの内層と外層にラミネートして作られています。 (3) ステンレス鋼波形管。住宅、商業、産業用途で従来のねじ付き黒鉄ガス配管の代替品として使用されています。連続した柔軟なステンレス鋼管と外側の PVC カバーで構成されています。配管はコイル状に製造され、空気漏れテスト済みです。
- ^ ab Stone, Barry (2006 年 7 月 22 日)。「築 50 年の住宅は特別調査が必要」。ワシントン ポスト。2011年 7 月 9 日閲覧。1960
年代後半に亜鉛メッキ鋼の水道管の使用は銅に取って代わられ、現在では配管業界は銅から PEX (架橋ポリエチレン) に移行しています。古い亜鉛メッキ管の問題は、通常、内部に錆が蓄積し、水量が減少することです... (Barry Stone => 住宅検査官)
- ^ Heavens, Al (2011 年 1 月 20 日)。「床暖房プロジェクトを温水から守る」。シカゴ トリビューン。McClatchy/Tribune ニュース。2011年 7 月 9 日閲覧。
温水暖房システムは、ボイラーまたは温水器からの水をループ状のポリエチレン チューブ (ブランド名は Pex と呼ばれることが多いが、他にもある) を通して循環させる。チューブは通常、溝付きパネルまたはスナップイン グリッドで床下に設置されるか、床下側のアルミ ストリップにクリップ留めされるか、または特に浴室やキッチンでは、流し込みコンクリートまたはより軽量なコンクリートのような材料に埋め込まれる。
- ^ abcdef Mader, Robert P. (2010 年 9 月 2 日)。「カリフォルニア州、配管用 PEX を再び承認」。Contractor Mag。2011年 7 月 9 日閲覧。PEX
は、2009 年 1 月に CBSC が PEX に関する環境影響報告書 (EIR) を承認し、委員会がそれに続いて PEX 給水システムを承認する規則を全会一致で採択したことを受けて、2009 年 8 月にカリフォルニア州配管コードの一部となりました。委員会の措置により、州全体で病院、診療所、学校、住宅、商業施設で PEX を使用することができます。CBSC は、地中の PEX はスリーブで覆う必要があること、素材は循環する温水に耐える必要があること、継手は脱亜鉛しないこと、PEX システムは充填して洗浄する必要があることなどの条件付きで PEX を復活させました。
- ^ ab Heavens, Alan J. (2006 年 8 月 11 日)。「加熱タイルの除去にクールな解決策はない」。フィラデルフィアインクワイアラー。2011年 7 月 9 日閲覧。
床暖房には、コンクリートと石膏の軽量混合物である Gypcrete に埋め込まれた配管が関係していると思われますが、柔軟な PEX 配管への移行と相まって、設置が簡単になり、操作に問題がなくなりました。
- ^ ab テレビ番組「Ed The Plumber」、DIY Network、2006年
- ^ Spiegel, Jan Ellen (2008 年 4 月 20 日). 「環境に配慮した家」.ニューヨーク タイムズ. 2011 年 7 月 9 日閲覧.
(4 ページ中 2 ページ) 床暖房があり、トイレは貯水槽に貯めた雨水を使用しています。床、ドア、壁パネルは、州内の他の場所で取り壊された古い家から再利用されています。水は銅管の代わりに、石油ベースの安価な柔軟なポリエチレン チューブである Pex パイプを通って流れますが、それでも銅管より環境に優しい可能性があります。「これは妥協案です」とジョンソン氏は述べ、Pex の健康面について少し心配していると述べました。「正直に言うと、その点についてはよくわかりませんでした。たくさんの人に尋ねるのに疲れてしまいました。」
- ^ 「インフレ調整後の銅価格」GuruFocus.com . 2022年10月27日閲覧。
- ^ 「金属製配管システムの火災リスクが全国的に注目を集める」（PDF）。ルーブリゾール。2003年1月3日。 2016年9月16日時点のオリジナル（PDF）からアーカイブ。 2023年3月14日閲覧。
- ^ Kogel, John (2009-07-13). 「Pex の問題」. 検査ニュース. 2011-07-09に取得。PEX
を一度使ったら、他の臭い接着剤には戻れません。給湯器には銅のスタブが (時々) ありますが、それ以外は PEX です。また、赤と青の色を使用すると、熱いものは熱い、冷たいものは冷たいということになります。
- ^ ロマーノ、ジェイ (2009 年 1 月 28 日)。「最後の一滴の前後」。ニューヨーク タイムズ。2011 年 7 月 9 日閲覧。伝統
的に銅で作られたパイプは、中の水が凍ると破裂する可能性がある。水は凍ると膨張するが、銅は膨張しないからだ。水が膨張しすぎると、外に出るしかなく、凍った場所でパイプが破裂する。シンジケート ラジオ番組「マネー ピット」の司会者トム クラウトラーは、ほとんどの家にはパイプが凍りやすい特定の場所があると述べた。ある地域でかなり一貫して凍結する場合は、パイプのルートを変更し、銅よりも破裂する可能性がはるかに低い柔軟なプラスチック チューブである PEX に交換するのが賢明だと彼は述べた。しかし、銅と同様に PEX も凍結する可能性があることを、12 月に引っ越したカーター氏は今や知っている。この家はPEXなどの現代的な資材で建てられたが、築6年しか経っていないため、配管の凍結を心配する必要はないと考えていた。
- ^ Downs, Stacy (2006 年 2 月 24 日)。「凍結したパイプは悲惨な洪水を引き起こす可能性がある」。シカゴ トリビューン。ナイト リダー/トリビューン。2011年 7 月 9 日閲覧。
ウォーター氏によると、凍結したパイプの破損は材質によって異なる。銅は裂け、PVC (ポリ塩化ビニル) は砕け、PEX (ポリエチレン) は膨張して裂ける。
- ^ ab Maxwell, Steve (2007 年 7 月 14 日). 「ドライウォールはウォーターフロントでは機能しない可能性があります」. Toronto Star . 2011 年 7 月 9 日閲覧.
まず、すべての給水管が中央の排水バルブに向かってわずかに下向きに傾斜していることを確認します。また、すべての排水トラップがアクセス可能であること、底部に取り外し可能なプラグが付いていることを確認してください。さらに予防策として、銅ではなく PEX-al-PEX 給水管を設置します。これらのパイプに誤って水が残っていても、5 ～ 6 回の凍結融解サイクルに耐えて破裂することはありません。一方、銅管は、凍結する水が含まれているとすぐに破裂します。
- ^ ab Maxwell, Steve (2009 年 2 月 28 日)。「地下室の修理を雨天テストにかける」。トロント スター。2011年 7 月 9 日閲覧。Q
: パイプ ラップ断熱材を PEX 給水管に使用しても安全ですか? ホームセンターの雑誌に、断熱材と PEX の化学反応で最終的にパイプが破損すると警告されています。これは本当ですか? A: ご質問にお答えするために、世界最大の PEX パイプ製造業者の 1 社に問い合わせました。彼らが知っている唯一の潜在的な問題は、パイプの表面に触れる特定の種類の接着剤に関係しています。PEX には塩素に対する安定化のための酸化防止剤が含まれており、この酸化防止剤は接着剤との反応で不安定になり、パイプを早期に劣化させる可能性があります。とはいえ、PEX と従来のフォーム パイプ ラップ断熱材の化学反応に関連する問題は知られていません。私は約 1 年前に自分の家に PEX の上にフォーム断熱材を設置しましたが、目に見える問題の兆候はありません。
- ^ ab Kibbel, Bill; Katen, Jim; Kienitz, Nolan E. (2006–2007). 「PEX と日光の問題」。The Inspector's Journal。2011-10-03 にオリジナルからアーカイブ。2011-07-09に取得。
メーカーの説明書や Plastic Pipe Assoc. では、直射日光にさらされる場所には設置できないと書かれています。日光にさらされる PEX でかなり深刻な問題が発生すると聞いたことがあります。お客様の懸念はもっともです。もう 1 つの大きな要因は、製造から現場での設置まで製品がどのように「取り扱われた」かです。新しい家を購入したあるお客様がいましたが、PEX の取り扱いが間違っていたために 7 か月以内に 10 回以上の漏れが発生し、配管会社に買い戻されました。
- ^ Bates, SL 2005. 越冬中の Leptoglossus occidentalis (半翅目: Coreidae)による一般的な配管材料への損傷。Canadian Entomologist 137: 492-496.[journals.cambridge.org/article_S0008347X00002807]
- ^ ab Pope, Jeff (2009 年 1 月 22 日)。「Kitec 訴訟に巻き込まれた住宅で配管工事が始まる」。Las Vegas Sun。2011年 7 月 9 日閲覧。ポリエチレン
パイプには薄いアルミニウム層が含まれており、配管工がパイプをねじったり曲げたりしても形状が維持されていました。アルミニウムのないプラスチック パイプは、直線に戻るため、より多くの固定が必要です。ただし、パイプが破損しているわけではありません。バルブ、給湯器、軟水器の銅製器具にパイプを接続する真鍮製の継手が問題です。問題は、脱亜鉛化と呼ばれる化学反応で、真鍮製の継手が酸素と湿気にさらされると腐食が加速します。真鍮は、主に銅と亜鉛からなる合金です。脱亜鉛化が発生すると、継手から亜鉛が浸出し、酸化亜鉛の詰まりが残り、水漏れ、水の流れの制限、破損につながります。
- ^ Pope, Jeff (2009 年 2 月 23 日)。「配管の問題は拡大し続ける可能性がある」。ラスベガス サン。2011 年 7 月 9 日閲覧。黄銅
には通常約 30 パーセントの亜鉛が含まれています。キテック訴訟の裁判所文書によると、黄銅が南ネバダのミネラル豊富な硬水にさらされると、亜鉛が除去されてパイプ内に蓄積し、詰まりや破損につながります。このプロセスは脱亜鉛化と呼ばれます。赤銅には通常 5 パーセントから 10 パーセントの亜鉛が含まれており、リッチモンド アメリカンとパルテが建設した谷の住宅で黄銅の代替として使用されています。
- ^ Menelly, Ted (2009-07-13). 「Pex の問題」。検査ニュース。2011-07-09に取得。
接続が不十分な箇所で数か所水漏れがありました。それ以外は特に見ていません。ほとんど、すべてではありませんが、ほとんどの新築住宅には PEX が使用されています。銅だけを使用している住宅もいくつかあります。私が検査した多くの住宅では配管がやり直されており、改修時によく使用されています。屋根裏や床下を通すのが簡単です。主な使用から 10 年ほど経っていると思います。時間が経てばわかるでしょう。当初は苦情が多かったのですが、今ではそれほど多くありません。
- ^ 「カリフォルニア建築基準法」(PDF)。カリフォルニア州。2007 年。2011 年 8 月 15 日閲覧。...
PEX 素材は、外部環境からの化学物質の浸出と PEX 素材自体からの化学物質の浸出の両方の影響を受けやすいです。...
- ^ ab 「パイプのジェットコースター：最近の除外後、PEX パイプがカリフォルニア配管コードに復活」。Plumbing & Mechanical。2010 年 10 月 1 日。2011年 8 月 15 日閲覧。...
カリフォルニアで論争が巻き起こり、フレキシブル パイプに関連する健康、安全、性能の問題をめぐって法廷闘争が繰り広げられました。... 司法上のジェットコースターは、消費者、環境、公衆衛生、労働団体の連合が州およびプラスチック パイプ業界と合意に達した 8 月中旬にようやく終息しました。... その結果、カリフォルニア建築基準委員会は、現在、すべての用途で PEX の使用を許可しています...
- ^ Sweet, Jack (2010 年 10 月 1 日)。「この夏のあの騒ぎは何だったのか?」。Reeves Journal。2011年 8 月 15 日閲覧。
騒ぎは沸騰し、頂点に達し、そして物語を語るのと同じくらいの速さで終わりました。正式には架橋ポリエチレン チューブとして知られる PEX は、カリフォルニア州の配管規則から行政的に排除されました。その後、業界全体にその情報が伝わるのと同じくらいの速さで、PEX は州の好意を取り戻しましたが、使用に関して以前はなかったいくつかの条件が課されました。
- ^ 2007 CPC 表 6-4 脚注 1; 以前: 2001 CPC 604.1 #2
- ^ 「（プレスリリース）PEXプラスチックパイプが満場一致でカリフォルニア配管コードに追加、州当局が環境影響報告書を承認」ロイター2009年1月27日。2012年9月13日時点のオリジナルよりアーカイブ。 2009年6月23日閲覧。
- ^ 「建築基準委員会」カリフォルニア州。2010年。 2011年7月9日閲覧。
2010年8月16日、カリフォルニア州建築基準委員会は、最終環境影響報告書を認定し、PEX チューブの使用を許可する規制を承認しました。承認された最終明示条件文書は、2007 年カリフォルニア州配管コードおよび 2010 年カリフォルニア州配管コード (2011 年 1 月 1 日発効) に公開される最終的な文言を表しており、明確にするために取り消し線と下線が削除されています。このページに掲載されている残りのすべての機関の規則制定文書も委員会によって承認されていますが、取り消し線と下線は削除されていません。
- ^ 「PEX の選択肢」。Home Heating Systems Newsletter。2008年 6 月 11 日時点のオリジナルよりアーカイブ。2008 年 6 月 12 日閲覧。
外部リンク
ウィキメディア・コモンズには、架橋ポリエチレンに関連するメディアがあります。