معرفی لوله‌های آب‌رسانی (تفاوت لوله‌های PEX و PERT) (بخش سوم)

    پلیمر PEX از خانواده پلیمرهای پلی‌اتیلن سنگین که دارای ساختمان مشبک یا شبکه‌ای بوده است و در دسته پلیمرهای گرما سخت یا ترموست قرار می‌گیرد. پلیمر PEX (گرما سخت) همان‌طور که از نامش مشخص است، بر اثر حرارت، نرم و حالت‌پذیر نبوده و به‌علت مقاومت بالا در برابر حرارت، قابلیت بازیافت ندارد. با توجه به مشخصات فوق، نام این پلیمر در صنایع پلیمر به طلای پلیمر معروف شده است که توان تحمل حرارت بلند مدت 90 درجه سانتی‌گراد را دارد. سؤالی که در اینجا مطرح می‌شود این است که چرا سایر تولیدکنندگان لوله پنج لایه در داخل کشور، نسبت به تولید لوله با مواد PEX رغبتی نشان نمی‌دهند و یا این پلیمر را بسختی مصرف می‌کنند.

تفاوت‌های مواد PEX و PERT

    مواد اولیه PEX و PERT هر دو نوعی پلی‌اتیلن هستند که با تغییر در ساختار ملکولی پلیمرهای ترموپلاستیک تولید می‌شوند. مواد PERT از تغییر درپیوند طولی بین مولکول‌های PE ایجاد می‌شوند ولی در PEX علاوه برتغییر در پیوند طولی، پیوند عرضی نیز مابین مولکول‌ها برقرار است. مواد PERT فقط برای شرایط کاری 70 درجه سانتی‌گراد با فشار 10 بار ولی مواد PEX برای شرایط کاری 95 درجه سانتی‌گراد و فشار 10 بار مناسب است. با توجه به این نکته، استفاده از مواد PERT در لوله‌کشی شوفاژ و پکیج‌ها که دما اغلب تا 90 درجه سانتی‌گراد هم  می‌رسد، امکان‌پذیر نیست. لوله‌های PERT فقط در سیستم لوله‌کشی آب سرد و گرم و آشامیدنی قابل استفاده‌اند. مواد PEX پس از شبکه‌ای شدن، جز دسته پلاستیک‌های گرما سخت بوده، در حالی که مواد PERT جز دسته گرما نرم هستند.

    همان‌گونه که در جدول ارائه شد، پلیمر PEX علی‌رغم ویژگی‌های منحصربه‌فرد خود، معایبی نیز دارد که مصرف این ماده را با حساسیت‌هایی روبرو نموده است که در ادامه به‌دلیل اهمیت آن، بدان اشاره می‌شود.

    الف: پلیمر PEX تاریخ انقضا دارد؛ یعنی از زمان تولید این پلیمر در کارخانه تولیدکننده تا لحظه مصرف در کارخانه، تولید لوله پنج لایه یا تک لایه، زمان مشخصی وجود دارد. علت آن هم به ساختار پلیمر باز می‌گردد. به این دلیل که در ابتدا این پلیمر جزو پلیمرهای گرما نرم است و چون عملیات مشبک شدن این پلیمر در برگیرنده زمان می‌شود و به‌مرور این پلیمر از حالت گرما نرم به گرما سخت تبدیل می شود، در همین زمان کوتاه باید مورد استفاده قرار گیرد.

    ب: یکی از محدودیت‌های دیگر این نوع از پلیمر حساسیت به رطوبت هوا است. به‌دلیل اینکه رطوبت هوا تأثیر مستقیم بر عملیات شبکه‌ای شدن پلیمر داشته و زمان مصرف را بسرعت کاهش خواهد داد، بنابراین بسته‌بندی این مواد باید تحت شرایط خاص انجام شود و در نهایت باعث بالا رفتن قیمت تمام‌شده مواد اولیه شده و همین امر باعث عدم مصرف این مواد در تولید لوله توسط تولیدکنندگان می‌شود.

    ج: از دیگر عوامل استفاده کم یا عدم مصرف این مواد توسط تولیدکنندگان، شرایط سخت تولید و اضافه شدن مراحلی مثل بخاردهی جهت شبکه‌ای شدن پلیمر است. با اینکه این لوله دارای کیفیت برتری نسبت به لوله‌های PERT است، این مراحل و سختی کار و بالا رفتن قیمت تمام‌شده محصول PEX، تولیدکننده را به سمت تولید PERT می‌برد.

لوله PEX

    PEX-AL-PEX در حقیقت لوله‌ای ۵ لایه است. PEX پلیمری گرما سخت است که بعد از طی مراحل شبکه‌ای شدن و پیدایش تغییرات ساختاری، از پلیمرهای ترموپلاستیک وجود می‌آید. لوله‌های PEX-AL-PEX گزینه مناسبی برای سیستم‌های آب‌رسانی و سیستم‌های حرارت مرکزی هستند. این لوله‌های چند لایه که به کمک تکنولوژی‌های برش لبه‌ای تولید می‌شوند، بخوبی ویژگی‌های پلاستیک و فلز را با هم ترکیب می‌کنند. در حقیقت این نوع لوله‌ها که چند لایه هستند، شامل دو لایه پلی‌اتیلن مشبک (PEX) است که به یک لایه از آلومینیوم مخصوص (AL) در وسط دو لایه پلی‌اتیلن متصل شده است. اتصالات لوله پنج لایه با روش‌های اتصال مکانیکی ایجاد می‌شود و به‌عنوان اتصالات، می‌توان از هر دو روش اتصال فشاری و اتصال به‌وسیله پیچ و مهره استفاده کرد. لوله‌های پنج لایه PEX، مناسب برای انواع سیستم‌های مختلف لوله‌کشی برای مقاصد آب‌رسانی و گرمایش است. همان‌طور که ذکر شد، لوله‌های پنج لایه PEX از دو ماده مختلف با ویژگی‌های متفاوت تشکیل شده است. این دو ماده در حالی که دارای خواص و ویژگی‌های مختلفی هستند، با یک‌دیگر ترکیب می‌شوند تا در اثر این ترکیب، خواص ویژه‌ای را از خود بروز دهند.

شکل 1. نمونه‌ای از کاربرد لوله 5 لایه PEX

انواع لوله‌های PEX براساس نحوه تولید

در حال حاضر عمدتاً 3 روش برای تولید لوله‌های پلی‌اتیلن مشبک (PEX) وجود دارد:

PEX-a روش پراکساید

PEX–b  روش سیلان

PEX–c  روش تابشی

    در هر 3 روش، لوله‌های PEX با درجات کراس‌لینک متفاوتی (با توجه به اتصالات عرضی موجود در پلیمر شبکه‌ای‌شده) تولید می‌گردد. به‌منظور آشنایی بیش‌تر با روش‌های تولید PEX، به مقاله پلی‌اتیلن شبکه‌ای (PEX) چیست مراجعه فرمایید.

    1– روش پراکساید

    به‌دلیل فرآیند شبکه‌ای شدن در حین تولید، این لوله‌ها به درجات کراس‌لینک بالاتر از سایر روش‌ها رسیده که یک‌نواختی، کم‌ترین نقاط ضعف را در پیوند مولکولی خواهند داشت. (در طول فرآیند تولید، هنگامی که پلیمر HDPE ذوب می‌شود، رادیکال‌های آزاد ایجاد می‌شوند و پیوندهای متقابل بین مولکول‌ها در دماهای بالاتر از دمای تجزیه پلیمر رخ می‌دهد.)

    2- روش سیلان

    لوله‌هایی که با این روش تولید می‌شوند، بعد از تولید، کراس‌لینک ندارند و بعد از قرار گرفتن داخل سونای بخار، کراس‌لینک (شبکه‌ای شدن) در آنها اتفاق می‌افتد. در این نوع از لوله‌های PEX، درجه کراس‌لینک به‌طور معمول بین 65 تا 70 درصد خواهد بود و یک‌نواختی توزیع کراس‌لینک در امتداد لوله یکسان کمتر خواهد بود. این عوامل باعث می‌شود که لوله‌های تولیدی با این روش دارای حافظه شکلی ضعیف‌تری نسبت به لوله‌های روش پراکساید باشد و در زمان خم و راست کردن متناوب، به‌همین دلیل زودتر به مرحله گسستگی خواهد رسید. (در این تکنولوزی با استفاده از روش متقابل اتصال “Silane” یا “Moisture Cure” عملیات شبکه‌ای کردن تکمیل می‌شود؛ جایی که پیوندهای بین مولکول‌های پلیمر HDPE پس از فرآیند اکستروژن با استفاده از کاتالیزور و با قرار دادن لوله PEX به آب (حمام بخار) شکل می‌گیرد.)

    3- روش تابشی

    با استفاده از قرار دادن لوله‌های غیر کراس‌لینک (غیر مشبک) در معرض اشعه الکترونی تولید می‌شوند. اشعه فوق باعث ایجاد تغییر در ساختار مولکولی لوله‌ها شده و عمل کراس‌لینک یا همان شبکه‌ای شدن در مولکول‌های پلیمر اتفاق می‌افتد. بعد از چندین مرحله پرتودهی (تابش)، درجه کراس‌لینک به 70 تا 75 درصد خواهد رسید. این لوله‌ها عموماً به‌دلیل اکسیداسیون بالا تغییر رنگ می‌دهند و سخت‌تر از دو نوع لوله دیگر پنج لایه PEX هستند. (هم‌چنین لوله با استفاده از روش متقاطع اتصال “الکترونیک تابش” که به عنوان اتصال “سرد” شناخته می‌شود، تولید می‌شود. در اینجا اتصال متقابل مولکول‌ها پس از فرآیند اکستروژن، با قرار دادن لوله در معرض پرتو تابش الکترون انجام می‌شود. تابش منتشرشده اجازه می‌دهد تا ارتباطات موجود بین مولکول‌های پلیمری را از بین ببریم و روند متقابل را آغاز کنیم.)

    با توجه به DIN 16892 (الزامات کیفیت برای لوله‌های ساخته‌شده از PE-X)، باید حداقل درجه پیوند جهت شبکه شدن زیر را به‌دست آوریم.

PEX-a روش پراکساید: حدود 75%

PEX–b  روش سیلان: حدود 65%

PEX–C  روش تابشی: حدود 60%

منظور از حافظه شکلی لوله‌های 5 لایه PEX چیست؟

وجه تمایز لوله‌های PEX 5 لایه با سایر لوله‌های پلیمری در این است که لوله پس از گشاد شدن و یا له‌شدگی، با حرارت‌دهی به حالت اولیه بر می‌گردند.

اتصالات لوله PEX-AL-PEX

    آب‌بندی اتصالات پرسی-فشاری سیستم لوله PEX-AL-PEX به این صورت حاصل می‌شود که یک اتصال بوشی خرطومی درون لوله قرار می‌گیرد و از بیرون توسط یک ابزار فشاری پرس می‌شود. در صورتی که در اتصالات پیچ و مهره‌ای، یک مهره بر روی یک رینگ فلزی بسته می‌شود. در هر دو روش، اتصال‌دهنده خرطومی که در هنگام نصب روی لوله قرار می‌گیرد، از هر گونه نشتی جلوگیری می‌کند. پروفیل اتصال خرطومی به‌نحوی است که امکان نصب یک Oring بر روی آن وجود دارد که سبب می‌شود آب‌بندی هیدرولیکی اتصال را بهبود بخشد. برای جلوگیری از اتفاقات خطرناک ناشی از واکنش‌های الکتروشیمیایی بین اجزای فلزی اتصالات و لوله، یک Oring فاصله‌انداز در پایه خرطومی اتصال، در مقابل جایی که لوله به آن تکیه دارد نصب شده است. این Oringها هم‌چنین یک اطمینان اولیه از قرارگیری و نصب صحیح بوش‌های فلزی در نوع اتصال فشاری لوله‌های PEX-AL-PEX را خواهد داد.

اتصالات 5 لایه PEX

لوله‌های PERT

پلی‌اتيلن با جرم مولکولي بالا و مقاوم در دماهای بالا PERT (Polyethylene of Raised Temperature resistance)

    همانگونه که اشاره شد، PERT یک پلی‌الفين ترموپلاستیک است که دارای خواص فیزیکی، حرارتی و مکانيکی بالاتری نسبت به پلی‌اتيلن معمولی است.. این پلیمر نوعی از پلی‌اتيلن است که با مقاومت نسبی حرارتی (مقاومت حرارتی کم‌تری نسبت به پلی‌اتیلن شبکه‌ای دارد) به روش اكستروژن تولید شده و در كاربردهای صنعتب متعددی به‌كار رفته است. این پليمرها بدون نياز به مشبک شدن و دارای مشخصات فنی نسبتاً خوبی است.

    لوله‌های PERT تولیدشده، مناسب به‌عنوان لوله‌کشی در سيستم‌های سرمایشی و گرمایشی ساختمان‌ها است. این لوله‌ها مقاومت هيدرواستاتيکی و قابلیت فرآیندپذیری مناسبی در مقایسه با لوله‌های پلی‌اتیلنی دارند. هم‌چنین این لوله‌ها در ضمن آنکه انعطاف‌پذیری قابل قبولی از خود نشان می‌دهند، در مقابل ترک‌خوردگی و حرارت مقاومت بالایی دارند. در کنار کاربردهای ذکرشده، می‌توان از این نوع لوله در كاربردهای صنعتی كه در آن، PE معمولی عموماً با شکست مواجه می‌شود، استفاده کرد.

ساختار لوله PERT

نمونه‌ای از کاربرد لوله PERT

جدول 1. مقایسه انواع لوله‌ها با نوع مصرف آب آشامیدنی و تأسیسات گرمایشی و سرمایشی

فاطمه نوشی