لوله ی پنج لایه چیست؟

لوله ی پنج لایه چیست؟
لوله های فلزی و پلیمری مزایا و معایب خاص خود را دارا هستند اما مهندسان به دنبال ساخت لوله ای با ویژگی های مبثت و فارغ از معایب هر کدام از دو نوع مذکور، ایده ی استفاده ی همزمان از فلز و پلیمر را مطرح کردند. لوله ی پنج لایه ی حاصل این نوآوری است.

ساختار
این لوله ها از پنج لایه تشکیل شده اند:

  1. دو لایه از مواد پلی اتیلنی
  2. یک لایه نوار آلومینیوم
  3. دو لایه چسب مخصوص
لایه های مختلف لوله ی پنج لایه

 پلی اتیلن
پلی اتیلن  پرمصرف ترین عضو خانواده ی پلیمرها است. 

این پلیمر به دلیل مقاومت شیمیایی مطلوب، طول عمر بالا، انعطاف پذیری خوب و قیمت مناسب، در بسیاری از صنایع همچون تولید لوله، کابل، الیاف، مخازن و … کاربرد دارد. پلی اتیلن طی فرآیند ویژه ای با ایجاد اتصالات عرضی تحت عنوان “شبکه ای شدن” به پلیمری با خواص حرارتی بهتر تبدیل می شود. 

در پلیمر شبکه ای شده، برخی از خواص همچون مقاومت شیمیایی، مقاومت تنش محیطی (ESCR) و مقاومت در برابر تخریب های حرارتی پلیمر به طور موثری بهبود    می یابند و به افزایش دمای کاربری پلی اتیلن تا بیش از ۹۰ درجه ی سانتی گراد می انجامد. 

ترکیب های مختلفی از مواد پلی اتیلن همچون PE ،PE-RT و PE-X در لایه های بیرونی و داخلی لوله های ایزی پایپ مورد استفاده قرار می گیرند.

نوار آلومینیوم 

لایه­ ی آلومینیوم به منظور افزودن خواصی که لوله ­ی پلیمری به تنهایی فاقد آن‌ها است، در ساختار لوله‌های پنج­ لایه به­ کار می‌رود.

 این خواص عبارت­اند از :

  • جلوگیری از عبور نور
  • جلوگیری از نفوذ اکسیژن
  • محدود ساختن ضریب انبساط طولی
  • افزایش شکل‌پذیری لوله
  • افزایش عمر مفید سامانه

نوار آلومینیومی با آلیاژ و ضخامتی مشخص با توجه به سایز لوله، در فرآیند تولید به صورت مقطع استوانه­ای شکل درآمده و در لایه ­ی میانی جای می­ گیرد.

بکارگیری آلومینیوم در ساختار لوله‌ی پنج­ لایه ، استحکام آن‌ را به مقدار قابل توجهی افزایش می ­دهد.

جهت اتصال دو لبه ورق آلومینیوم در لوله­ های تولیدی شرکت ایزی پایپ از فناوری پیشرفته­ ی جوشکاری اولتراسونیک استفاده می ­­شود.

چسب مخصوصی که بر پایه ­ی مواد پلی اتیلن و از نوع چسب­های گرما ذوب است، لایه­ های پلی­­ اتیلن بیرونی و داخلی را به نوار آلومینیومی متصل می ­کند.

چسب
چسب گرما ذوب یا چسب گرم، از خانواده ی چسب‌ های ترموپلاستیک است. ترموپلاستیک ها پلیمرهایی هستند که با افزایش دما، بدون ایجاد تغییر شیمیایی ذوب می‌شوند.

ترموپلاست‌ ها می‌توانند چندین دفعه ذوب شده و دوباره به حالت جامد تبدیل شوند. هنگامی که به این چسب  گرما داده شود، از حالت جامد به مایعی با چگالی بالا تغییر حالت می دهد.

نام گذاری لوله ی پنج لایه

نام گذاری لوله های پنج لایه معمولاً طبق استاندارد خاصی صورت می پذیرد. در نام گذاری این لوله ها از سمت چپ به راست، در ابتدا نوع پلیمر داخلی، سپس نوع فلز و در انتها نوع پلیمر خارجی عنوان می شود.

لوله های پنج لایه از سایز 16 تا 63 میلی متر تولید می شوند. به طور معمول از سایز 16 الی 40 میلی متر به صورت کلاف و سایزهای 50 و 63 میلی متر به صورت شاخه ای در بازار عرضه می گردند.

PEXچیست؟

ماده ی PE-X یک نوع پليمر مهندسي شده ی گرماسخت است که از طریق فرآیند شبکه ای کردن پلی اتیلن با چگالی بالا به دست می آید PE .مخفف پلي اتيلن و X به شبکه اي شدن (Crosslinking)اشاره دارد. شبکه ای شدن PE-X از روش های زیادی صورت می پذیرد اما سه روش از بقیه کاربردی تر هستند.

• PEX-A
• PEX-B
• PEX-C

روش PEX-A یا پراکساید
در طول فرایند تولید ، هنگامی که پلی اتیلن سنگین (HDPE) ذوب می شود، رادیکال های آزاد ایجاد شده و پیوندهایی متقابل میان مولکول ها در دماهایی بالاتر از دمای تجزیه ی پلیمر رخ می دهد.

در این روش که به نام “Engel” نیز شناخته می شود، از یک اکسترودر خاص با پیستون استفاده می گردد. پراکسید موجود در فرمولاسیون با حذف هیدروژن پلی اتیلن، پیوند کربن-کربن ایجاد می کند. پلی اتیلن حاوی پراکسید تحت دمای کنترل شده به سرعت ذوب می شود تا از ایجاد اتصالات عرضی پیش از موعد جلوگیری گردد.

سپس مذاب حاصل درون یک لوله با قالب های ویژه وارد شده و از طریق اکستروژن، شکل دهی نهایی بر روی محصول صورت می پذیرد. در این مرحله حرارت دهی در فشار بالا انجام شده و پراکسید فرصت ایجاد اتصالات عرضی را پیدا می کند. لوله ی ساخته شده با این روش از دیگر انواع آن انعطاف‌پذیرتر بوده و تقریبا بدون ساختار مارپیچی است به طوری‌ که امکان تعمیر پیچ ‌و تاب‌های لوله به وسیله تفنگ حرارتی را برای لوله کش فراهم می‌سازد.

روش PEX-B یا سیلان
در این روش لوله ها ابتدا تولید می شوند و در ادامه با استفاده از روش متقابل اتصال “Silane” یا “Moisture Cure” عملیات شبکه ای شدن تکمیل می گردد. در این روش پیوندهای بین مولکول های پلیمر HDPE پس از فرآیند اکستروژن با استفاده از کاتالیزور و با قراردادن لوله ی پنج لایه ی PEX در آب شکل می گیرد.

 معمولا درجه ی شبکه ای شدن در این حالت بین 65 تا 70 درصد می باشد. لوله های پنج لایه در کارخانه ی ایزی پایپ با این روش تولید می شوند.

روش PEX-C یا تابش
در این فرآیند از تابش اشعه الکترونی استفاده می شود؛ به گونه ای که لوله های شبکه ای نشده را در معرض پرتوی الکترونی قرار می دهند و پرتوی فوق باعث ایجاد تغییر در ساختار مولکولی لوله ها شده و عمل شبکه ای شدن در پلیمر رخ می دهد.

انواع لوله های پنج لایه
کیفیت لوله ی پنج لایه به نوع پلیمر مورد استفاده و همچنین نوع چسب بین لایه های آن بستگی دارد. لوله های پنج لایه را بر اساس نوع پلیمر به کار رفته، در سه دسته تقسیم بندی می کنند.

1- لوله ی پنج لایه ی PE
این لوله معمولاً به صورت PE-AL-PE معرفی می شود. پلیمر اصلی به کار رفته در آن  از نوع پلی اتیلن است. این پلیمر مقاومت متوسطی در برابر فشار دارد؛ به همین دلیل بهتر است برای لوله کشی آب گرم ساختمان استفاده نشود. با این حال قیمت مناسب و سهولت استفاده، باعث شده است که لوله های پنج لایه PE بسیار پرطرفدار و پرمصرف باشند.
2- لوله ی پنج لایه PE-RT
پلیمر به کار رفته در این لوله ها نیز از گروه پلی اتیلن ها می باشد. تفاوت اصلی آن ها با لوله های PE در نوع مولکول ها است. وجود پیوندهای طولی بین مولکولی این لوله ها باعث می شود که مقاومت بیشتری در برابر فشار آب از خود نشان دهند.

این لوله ها می توانند تا نهایت دمای 90 درجه  سانتی گراد به کار گرفته شوند. از این رو لوله ی PERT گزینه ی بسیار مناسبی جهت لوله کشی آب گرم ساختمان خواهد بود.

3- لوله های پنج لایه PEX
پلیمرهای به کار رفته در لوله های PEX-AL-PEX دارای پیوندهای عرضی بسیار مستحکمی هستند. از این لوله می توان تا دمای 90 درجه سانتی گراد نیز استفاده نمود. از این جهت برای لوله کشی رادیاتور، پکیج و آب گرمکن می توان با خیال راحت از لوله ی PEX استفاده نمود.

در مجموعه ایزی پایپ محصولی با استفاده ی هم زمان از  PEX و PE با نام لوله ی PEX-AL-PE نیز تولید می گردد.

لوله های پنج لایه چه ویژگی هایی دارند؟
استفاده  از آلومینیوم و پلیمر برای ساخت لوله ی پنج لایه، ویژگی های منحصربفردی به آن  بخشیده است :
– مقاومت در برابر دما : این لوله ها طوری طراحی شده اند که می توانند تا دمای 90 درجه سانتی گراد را تحمل کنند. از همین رو برای بسیاری از کاربردهای ساختمانی، گزینه ای ایده آل به شمار می‌روند.
– مقاومت در برابر نفوذ اکسیژن : وجود لایه ی آلومینیومی در لوله ی پنج لایه آن را در برابر نفوذ اکسیژن به آب مقاوم می کند. در لوله های پلیمری ساده این مزیت وجود ندارد. نفوذ اکسیژن به آب درون لوله ها باعث تسریع در روند زنگ زدگی و خوردگی شیرآلات و اتصالات و همچنین کاهش کیفیت و رنگ آب می شود.
– افت فشار بسیار پایین : به دلیل صاف و صیقلی بودن جداره ی داخلی لوله ی پنج لایه، افت فشار جریان سیال بسیار پایین می باشد.
– عدم رسوب گرفتگی
– وزن بسیار پایین تر در قیاس با لوله های فلزی
– سهولت در جابجایی و انبارش
– سرعت بالا در اجرا
– کمتر بودن تعداد اتصالات : به دلیل انعطاف پذیری بالا و قابلیت اجرای پیوسته ی لوله پنج لایه، استفاده از زانو و رابط های اتصال به حداقل تعداد ممکن می رسد.
– مقاومت در برابر مواد شیمیایی : لایه ی درونی به کار رفته در لوله ی پنج لایه در برابر مواد شیمیایی همچون اسیدها از ایستادگی بالایی برخوردار است.
– مقاومت در برابر فشار آب : لایه ی آلومینیوم باعث افزایش استحکام لوله در برابر فشار آب می شود.
– ضریب انبساط طولی پایین
– مقاومت در برابر شکاف و ترک خوردگی 

Facebook
Twitter
LinkedIn