پلی اتیلن شبکه‌ای (XLPE یا PEX) چیست؟ (قسمت دوم: روش‌های تولید و کاربرد)

در قسمت اول این مقاله، پلی اتیلن شبکه‌ای معرفی شد و خواص آن مورد بررسی قرار گرفت. در این بخش انواع روش‌های شبکه‌ای کردن پلی اتیلن و کاربردهای آن توضیح داده می شود.

انواع روش‌های شبکه‌ای کردن پلی اتیلن

شبكه­‌ای کردن پلي­ اتيلن به سه روش پراکسیدی، سیلانی و اشعه امكان پذير است:

1. فناوری پراکسید (Peroxide Method): در فناوری شیمیایی پراکسیدی (Peroxide Base)، پراکسید موجود در فرمولاسیون، با حذف هیدروژن پلی­ اتیلن، پیوند کربن-کربن ایجاد می­‌کند. پلی­ اتیلن حاوی پراکسید، تحت دمای کنترل شده، به سرعت ذوب می­‌شود تا از ایجاد اتصالات عرضی پیش از موعد جلوگیری شود. سپس مذاب حاصل، درون یک لوله با قالب­ های مناسب و ویژه وارد شده و از طریق اکستروژن شکل­ دهی نهایی محصول شامل روکش کابل یا لوله تولید می­‌گردد. در این مرحله حرارت­ دهی در فشار بالا انجام شده و پراکسید­ها فرصت ایجاد اتصالات عرضی را می­‌یابند (شکل 1). همچنین گاز متان هم به عنوان محصول جانبی فرآیند تولید می­‌شود. از آن جایی که باید مخلوط واکنش را در فشار بالا قرار دهیم، گاز متان تولیدی تا مرحله آخر درون قطعه محبوس گردیده که باید با دقت خارج گردد. از معایب این روش، امکان متخلخل شدن قطعه است که در صورت خروج ناگهانی گاز متان در مرحلۀ نهایی اتفاق می‌افتد.

شکل 1: فرآیند پراکسیدی

2. فناوری سیلانی (Silane Method): فناوری سیلانی برای اولین بار توسط شرکت داوکورنینگ (Dow Corning) در سال 1968 و به شکل دو­ مرحله‌­ای ابداع گردید. در این روش ابتدا سیلان (عامل اتصال عرضی)، آغازگر و پلی­ اتیلن با یکدیگر مخلوط شده و پلی­ اتیلن گره خورده (گرافت شده) با سیلان ایجاد می‌گردد (شکل 2). در ادامه به دو روش یک یا دو مرحله‌ای با سایر افزودنی­‌ها همچون کاتالیست ترکیب شده و تحت حرارت و رطوبت، پلی­ اتیلن شبکه­‌ای می­‌شود.

شکل 2: فناوری سیلانی

3. فناوری اشعه (Radiation Method): فناوری اشعه، روشی فیزیکی است که با قرار دادن پلی­ اتیلن تحت تابش انجام می­‌گیرد و برای ایجاد اتصالات عرضی پلی­ اتیلن، از تابش الکترونی، امواج گاما و یا تابش ماوراء بنفش استفاده می­‌شود. در این فناوری، الکترون­‌های برانگیخته­ شده با اشعه، به مولکول­‌های کربن نزدیک خود حمله کرده و با جدا کردن یک اتم هیدروژن از آن، کربن رادیکال آزاد تولید می­‌کنند. دو مولکول بر­انگیخته با شرایط مشابه با نزدیک شدن به هم، با یکدیگر پیوند برقرار کرده و با ترکیب این پیوندها، اتصال عرضی ایجاد می‌شود (شکل 3).

شکل 3: فرآیند اشعه

زمینه‌­های کاربرد شبكه­‌ای کردن پلی­ اتيلن

فناوری شبکه­‌ای کردن پلی­ اتیلن، خواص فیزیکی، مکانیکی و حرارتی پلی­ اتیلن را بهبود می­‌بخشد. از این رو، این محصول طیف وسیعی از کاربردها با خواص متنوع را پوشش می­‌دهد. از جمله اصلی­ترین زمینه­های کاربرد فناوری تولید گرانول­  پلی­ اتیلنی قابل شبکه­ای شدن می­توان به موارد زیر اشاره نمود:

1- لوله‌های پنج لایه (PEX-Al-PEX): به علت دمای کاربری بالا و خواص فیزیکی و شیمیایی مناسب، لوله­‌های پنج لایه (شکل 4) در زمینه­‌های ساختمانی و استفاده در سیستم‌­های لوله­ کشی آب گرم به کار می‌­روند.

شکل 4: لوله‌های پنج لایه (PEX-Al-PEX)

2- زمینه­‌های صنعتی و ساختمانی: این پلیمر، در زمینه­ های ساختمانی و صنعتی، به دلیل خواص حرارتی بالا در تولید شلنگ­‌های PEX جهت استفاده در سرویس بهداشتی و حمام با توان تحمل۲۰ بار فشار و دمای بالای ۸۰ درجه سانتیگراد و به علت خواص شیمیایی مناسب در دستگاه­‌های صنعتی به عنوان مسیر انتقال روغن به کار می‌رود (شکل 5).

شکل 5: شلنگ های PEX

3- روکش­ کابل­‌های فشار قوی (بیش از 300 کیلو ولت) و متوسط (10 تا 50 کیلو ولت): PEX به دلیل مقاومت در تحمل بار الکتریکی و توانایی بالا برای تحمل شوک­‌های دمایی، گزینۀ مناسبی برای تولید پوشش سیم­‌ها و کابل­‌ها است.

شکل 6: روکش­ کابل­ های فشار قوی متوسط

4- فیلم­‌ها (شامل فیلم‌­های چند لایه): برای کاربرد در دماهای بالا و علاوه بر آن، به دلیل خواص چسبندگی مناسب، در بسته­ بندی مقاوم در برابر گرمای مواد غذایی استفاده می‌شود.

5- فوم­‌ها (foams): شامل پروفیل­‌های از جنس فوم، فوم­‌های سلول بستۀ انعطاف­ پذیر و مقاومت خوب مکانیکی و حرارتی است (شکل 7).

شکل 7: فوم PEX

6- قطعه­‌های محصول قالب گیری چرخشی (roto-mould): دارای مقاومت ضربۀ بالا و مقاومت شیمیایی خوب مانند مخزن سوخت خودرو است.

7- محصولات قالب گیری دمشی (blow-mould): بطری­‌های نگهداری مایعات شیمیایی نیازمند مقاومت ضربه و مقاومت شیمیایی بالا هستند. از این رو، در این موارد یکی از بهترین گزینه‌های ماده اولیه PEX است.