لوله پنج لايه Pex-Al-Pex، از دو لايه پليمر، دولايه چسپ و يک لايه آلومینيوم تشکيل شده است. لايه درونی و بيرونی از پليمر خاص بر پايه پلی اتيلن

لوله پنج لايه  نیک بسپار یزد Pex-Al-Pex چیست؟

لوله ۵ لایه نیک بسپار یزد Pex-Al-Pex نیک بسپار، از دو لايه پليمر، دولايه چسپ و يک لايه آلومینيوم تشکيل شده است. لايه درونی و بيرونی از پليمر خاص بر پايه پلی اتيلن (بسته به نوع کاربرد) تشکيل شده که مقاومت لوله نیک بسپار یزد در برابر خوردگی و رسوب پذيری تضمين می کند. لايه ميانی که فلز آلومينيوم می باشد به روش Overlap به صورت طولی با تکنولوژی اولتراسونيک جوش می شود. از چسپ برای تلفيق دو لايه درونی و بيرونی پليمر به آلومينيوم استفاده می شود که نقش مهمی در يکپارچگی و مقاومت لوله دارد.

ساختار شیمیایی لوله های ۵ لایه نیک بسپار یزد :

ساختار لوله ۵ لایه نیک بسپار یزد، پلی اتیلن می باشد که یکی از پر مصرف ترین مواد ترموپلاست در جهان بوده و دارای خواص برجسته ای مانند عایق الکتریکی، خاصیت فیلم شدن و مقاومت شیمیایی می باشند. البته این پلیمر ها ضعف هایی از جمله عدم مقاومت در برابر حلالها در دمای بالا، ترک زایی تنشی را دارا می باشند که دانشمندان برای رفع این مشکلات از عملیات مشبک سازی و یا Crosslinking استفاده کرده اند.

ساختار فیزیکی لوله ۵ لایه نیک بسپار یزد :

لوله های ۵ لایه نیک بسپار یزد از نوع لوله های مرکبی هستند که از ترکیب دو لایه پلی اتیلن مشبک شده به نام PEX و یک لایه فلز و دو لایه چسب مخصوص تشکیل شده است.

در این لوله ها، لایه های داخلی و خارجی از جنس پلی اتیلن و لایه میانی از آلیاژ آلومینیوم می باشد.

پلی اتیلن کراسلینک شده (Crosslinking pex)

همانطور که گفته شد پلی اتیلن یکی از پر مصرف ترین مواد ترمو پلاستیک در جهان هست که خواص قابل توجهی مثل عایق الکتریکی، خاصیت فیلم شدن و مقاومت شیمیایی را دارا می باشد. بدون بو و مزه بوده و سمی نمی باشد. ولی در عین حال دارای یک سری ضعف هایی نیز است که به ساختار مولکولی آن بر می گردد. بعنوان مثال مقاومت پلی اتیلن در برابر حلال ها به سرعت با دما و شرایطی که سطح در معرض آن قرار می گیرد، تغییر می کند و ترک زائی تنشی در تمام حالاتی که سطح پلیمر در تماس با یک مایع باشد وجود دارد و در چنین شرایطی مقدار تخریب به نوع پلی اتیلن و فرمول بندی آمیزه پلیمری بستگی دارد . بعنوان مثال لوله های تولید شده با پلی اتیلن برای مدت طولانی در مجاورت آب جوش قابل استفاده نیستند این امر استفاده این لوله ها در شبکه های آبرسانی حرارتی را محدود کرده است.

بمنظور اصلاح ساختار، بهینه نمودن و تقویت این پلیمر در برابر حرارتهای بالا آنرا تحت یکسری فرآیند شیمیایی ازجمله عامل دار کردن و شبکه ای نمودن پلیمر قرار می دهند. با مشبک شدن پلی اتیلن، ویژگی های جریانی این پلیمر محدودتر شده و پلیمر در بسیاری از حلالهایی که PE معمولی را حل می کنند حل نمی گردد.

علاوه بر این پلی اتیلن اصلاح شده و مقاومت حرارتی آن افزایش یافته و از مقاومت خستگی بسیار بیشتری برخوردار می شود. این پلی اتیلن شبکه ای شده از بلورینگی و حساسیت ترک زایی تنشی متری برخوردار است وتحت این شرایط ویژگیهای الکتریکی آن همچنان پا برجاست و مقاومت دی الکتریک آن نیز بهبود یافته است.

لایه آلومینیوم (Aluminum layer)
هرچند لوله های پلیمری مانند پلی اتیلن، پلی پروپیلن، پلی اتیلن مشبک، دارای مزایایی نسبت به لوله های فلزی می باشند ولی دارای دو ایراد بزرگ زیر نیز می باشند:

الف) ضریب انبساط حرارتی زیاد لوله ۵ لایه نیک بسپار یزد
بطور کلی ضریب انبساط حرارتی مواد پلیمری در مقایسه با فلزات بسیار بالا می باشند. بعنوان نمونه ضریب انبساط حرارتی پلی پروپیلن و پلی اتیلن در محدوده ۱۹% – ۱۴% می باشد در صورتی که ضریب انبساط حرارتی فلزات کمتر از ۰/۰۲می باشد.

هنگامی که آب گرم داخل لوله های پلیمری لوله ۵ لایه نیک بسپار یزد جریان یابد طول لوله ها افزایش می یابد و در صورت بسته بودن شبکه لوله کشی ایجاد تنش های حرارتی کرده و طول عمر لوله را کاهش می دهد.

ب) نفوذ اکسیژن لوله ۵ لایه نیک بسپار یزد
نفوذ اکسیژن به داخل آب بخصوص در سیستم های حرارتی مثل شوفاژ تخریب اجزای فلزی را به دنبال خواهد داشت.

استفاده از لایه آلومینیوم موجب حل دو مشکل فوق می شود.

مشخصات آلومینیوم مصرفی در این لوله ها بر اساس استاندارد ASTM به صورت زیر می باشد:

الف) استحکام کششی : حداقل Mpa 100 یا Psi14600
ب) درصد افزایش طول در نقطه پارگی : ۲۰%
ج) ضخامت : بین ۰/۳ – ۰/۲ میلی متر ( بسته به قطر لوله )

استفاده از آلومینیوم های آلیاژی که دارای استحکام بالا می باشد دارای دو مزیت است:

الف) استحکام بالای لوله ۵ لایه نیک بسپار یزد
ب) قابلیت جوش بهتر لوله ۵ لایه نیک بسپار یزد

نکته حائز اهمیت در کاربرد لایه آلومینیوم لوله ۵ لایه نیک بسپار یزد، جوش طولی آن می باشد. اگر لایه آلومینیوم بدون جوش استفاده شود در استحکام لوله ها نقش مهمی را ایفا نخواهند کرد جوش فویل آلومینیوم با ضخامت حدود ۲۰۰ تا ۳۰۰ میکرون تکنولوژی بالایی را می طلبد که در تولید به روش آلترا سونیک (Ultrasonice welding) اعمال شده است.

چسب Adhesive
همانطوری که شرح داده شد، بین لایه آلومینیوم و لایه داخلی و خارجی پلی اتیلن مشبک از دو لایه چسب استفاده شده است. قابل توجه است که چسبندگی پلی اتیلن مشبک به آلومینیوم، ضعیف می باشد و استفاده از چسب الزامی می باشد. چسب مورد استفاده بایستی دارای خواص زیر باشد :

الف) استحکام چسبندگی بالا به سطح آلومینیوم و پلی اتیلن مشبک
ب) مقاومت حرارتی بالا بطوریکه تا دمای ۱۱۰ درجه سانتی گراد در زمان طولانی را تحمل کند.
ج) قابلیت فرآیند در خط تولید لوله