لوله پنج لایه PEX-AL-PEX

با توجه به هزينه های سنگین ساختمان های امروزی ، برنامه ريزی برای افزايش طول عمر ساختمان ها امری ضروری به نظر مي رسد. يکي از مهم ترين عوامل جهت افزايش طول عمر ساختمان ، سيستم تاسيسات و لوله کشي آب و فاضلاب آن است.

همزمان با پيشرفت های اخير و کاربرد تکنولوژی هاي جديد در صنعت ساختمان ، لوله های بکار رفته در ساختمان نيز دچار تحولي بی نظیر شده است.

اين تحول با عرضه لوله های تلفيقی پنج لايه PEX-AL-PEX با طول عمر بيش از ۵۰ سال و با دمای کاربردی حداکثر ۹۰ درجه سانتيگراد معرفي شده است .

نسل جديد لوله ها که اصطلاحا به لوله های پنج لايه معروف مي باشند به دليل مواردی همچون :

1. استحکام و دوام طولانی مدت
2. رعايت کامل استانداردهای بهداشتي
3. نصب سريع و آسان
4. قيمت مناسب

لوله پنج لایه به سرعت در سراسر جهان جايگزين لوله های فلزی و پليمری گرديدند.اين لوله ها درکلاس PEX-AL-PEX توليد و مورد استفاده قرار مي گيرد.

ساختار مولکولی لايه های نگهدارنده : لايه آلومينيومی در مجموع به نحوي در کنار همديگر قرارگرفته اند که در سيستمهايی نظير آبرساني سرد وگرم .

آب آشاميدنی . رادياتور . گرمايش از کف . هواي فشرده و انتقال مايعات از کارايی حداکثر بر خوردار مي باشند.

در اينها مايعات و سيالات بدليل عبور از درون لايه PEX نه تنها کليه خواص و ويژگيهای خود را حفظ مي نمايد بلکه بدليل ساختار صيقلی و صاف مواد لايه درونی هيچگونه رسوب و خوردگی بر جای نخواهد ماند.

در عين حال لايه PEX بيروني نيز هر گونه فشار . خورندگی و ضربات افتعالی را به هنگام نصب و پس از آن در طول زمان تحمل و دفع مي نمايد .

لايه آلومينيومی  نيز به عنوان لايه ميانی  در سراسر طول لوله با استفاده از تکنولوژی  پيشرفته ultrqsonic از يک سو مانع از نفوذ اکسيژن گرديده و از سوی  ديگر با حفظ حالت لوله در زمان خمش نياز به مصرف اتصالات گوناگون را در حجم وسيعی  کاهش ميدهد.

در مجموع رعايت کليه استانداردهای  اجباری  سلامت و بهداشت مربوط به آب آشاميدنی  و نوشيدنيها در کنار مزيتهای  فوق الذکر ميتواند آرامش و آسايش خاطر را برای  مصرف کنندگان به همراه دارد.

تاييديه هاي صادر شده از سوي مراجع ذيصلاح و انجام آزمايشات گوناگون علمی تحت استانداردهای ASTMF 1287 و BS69Z O(BRITISH STANDARD) شامل تستهای :

– تحمل فشار در دما هاي مختلف (PRESSURE TEST)

– کشش (RING STRENGTH)

– خوردگي(در مقابل آب نمک دريا ۵% .سودسوزآوراشباع . اسيد استيک ۹۹%.اسيد سولفوريک ۸۸% و اتانول ۹۶%)

– ضخامت لايه آلومينيوم و کليه لايه ها

– ترکيدن(BURST) عدم کرويت(OUT OF ROUNDNESS)

در حال حاضر جهت توليد لوله های تلفيقی يا همان لوله های پنج لايه مرجع استاندارد ملي تدوين شده است .

اين استاندارد بر اساس استاندارد جهانی iso 21003 مي باشد ولی اکثر توليد کنندگان بر اساس استاندارد ASTM اقدام به توليد مي نمايند .

اما در سطح دنيا استانداردهای معتبری همچون DVGW آلمان , Uni ايتاليا , گوست روسيه و . . . موجود مي باشد

دسته بندی استاندارد ASTM جهت توليد بر اساس نوع جوش و همچنين نوع ماده اوليه مصرفی در لوله مي باشد

که به شرح ذيل است :

ASTM F-1335 نوع جوش لوله تيگ يا ليزر است

ASTM F-1281 نوع جوش آلتروسونيک با مواد پلی اتيلن مشبک يا همان پکس PE-X

ASTM F-1282 نوع جوش آلتروسونيک با مواد پلی اتيلن عادی يا پلی اتيلن مقاوم در برابر حرارت معروف به PERT

ساختار شيميايی  :

ساختار شيميايی لوله های پنج لايه ، پلي اتيلن مي باشد که يکي از پر مصرف ترين مواد ترموپلاست در جهان  بوده و دارای خواص برجسته ای مانند عايق الکتريکي ، خاصيت فيلم شدن و مقاومت شيميايی مي باشند البته اين پليمر ها ضعفهايی از جمله عدم مقاومت در برابر حلالها  در دمای بالا ، ترک زايی تنشی را دارا مي باشند که دانشمندان برای رفع اين مشکلات از عمليات مشبک سازي و ياCrosslinking  استفاده کرده اند .ره وری اين لوله ها را حداکثر ممکن ضمانت می نمايد.

ارائه گارانتی ومطمئن و فراگير بر اين موارد مي باشد

ساختار فيزيکي  پنج لايه :

لوله های پنج لايه از نوع لوله های مرکبی هستند که از ترکيب دو لايه پلی اتيلن مشبک شده به نام PEX و يک لايه فلز و دو لايه چسب مخصوص تشکيل شده است .

در اين لوله ها ، لايه های داخلی و خارجی از جنس پلی اتيلن و لايه ميانی از آلياژ آلومينيوم مي باشد .

پلي اتيلن کراسلينک شده (Crosslinking pex)

همانطور  که گفته شد پلی اتيلن يکی از پر مصرف ترين مواد ترمو پلاستيک در جهان هست که خواص قابل توجهی مثل عايق الکتريکی ، خاصيت فيلم شدن و مقاومت شيميايی را دارا مي باشد .

بدون بو و مزه بوده و سمی نمی باشد . ولی در عين حال دارای يک سری ضعف هايی نيز است که به ساختار مولکولی آن بر مي گردد .

بعنوان مثال مقاومت پلي اتيلن در برابر حلال ها به سرعت با دما و شرايطي که سطح در معرض آن قرار می گيرد ، تغيير می کند و ترک زائي تنشی در تمام حالاتی که سطح پليمر در تماس با يک مايع باشد وجود دارد و در چنين شرايطی مقدار تخريب به نوع پلی اتيلن و فرمول بندی آميزه پليمری بستگی دارد .

بعنوان مثال لوله های توليد شده با پلی اتيلن برای مدت طولانی در مجاورت آب جوش قابل استفاده نيستند اين امر استفاده اين لوله ها در شبکه های آبرساني حرارتی را محدود کرده است .

بمنظور اصلاح ساختار ، بهينه نمودن و تقويت اين پليمر در برابر حرارتهای بالا آنرا تحت يکسری فرآيند شيميايی ازجمله عامل دار کردن و شبکه ای نمودن پليمر قرار مي دهند . با مشبک شدن پلي اتيلن ، ويژگی های جريانی اين پليمر محدودتر شده و پليمر در بسياری از حلالهايی که PE معمولی را حل می کنند حل نمی گردد .

علاوه بر اين پلي اتيلن اصلاح شده و مقاومت حرارتي آن افزايش يافته و از مقاومت خستگي بسيار بيشتری برخوردار مي شود . اين پلی اتيلن  شبکه ای شده از بلورينگی و حساسيت ترک زايی تنشی متری برخوردار است وتحت اين شرايط ويژگيهای الکتريکی آن همچنان پا برجاست و مقاومت دی الکتريک آن نيز بهبود يافته است .

لايه آلومينيوم  ( Aluminum layer)

هرچند لوله های پليمری مانند پلی اتيلن ، پلی پروپيلن ، پلی اتيلن مشبک ، دارای مزايايی نسبت به لوله های فلزی مي باشند ولی دارای دو ايراد بزرگ زير نيز می باشند :

الف ) ضريب انبساط حرارتي زياد

بطور کلی ضريب انبساط حرارتی مواد پليمری در مقايسه با فلزات بسيار بالا مي باشند .

بعنوان نمونه ضريب انبساط حرارتي پلي پروپيلن و پلي اتيلن در محدوده ۱۹% – ۱۴% می باشد در صورتی که ضريب انبساط حرارتی فلزات کمتر از ۰/۰۲ مي باشد .

هنگامی که آب گرم داخل لوله های پليمری جريان يابد طول لوله ها افزايش مي يابد و در صورت بسته بودن شبکه لوله کشی ايجاد تنش های حرارتی کرده و طول عمر لوله را کاهش مي دهد .

ب ) نفوذ اکسيژن

نفوذ اکسيژن به داخل آب بخصوص در سيستم هاي حرارتي مثل شوفاژ تخريب اجزای فلزی را به دنبال خواهد داشت .

استفاده از لايه آلومينيوم موجب حل دو مشکل فوق مي شود .

 مشخصات آلومينيوم مصرفی در اين لوله ها بر اساس استاندارد ASTM به صورت زير می باشد :

الف) استحکام کششی : حداقل  Mpa 100   يا  Psi14600

ب) درصد افزايش طول در نقطه پارگی : ۲۰%

ج) ضخامت : بين ۰/۳ – ۰/۲ ميلي متر ( بسته به قطر لوله )

استفاده از آلومينيوم های آلياژی که دارای استحکام بالا مي باشد دارای دو مزيت است :

الف) استحکام بالای لوله

ب) قابليت جوش بهتر

نکته حائز اهميت در کاربرد لايه آلومينيوم ، جوش طولي آن مي باشد .

اگر لايه آلومينيوم بدون جوش استفاده شود در استحکام  نقش مهمي را ايفا نخواهند کرد جوش فويل آلومينيوم با ضخامت حدود ۲۰۰ تا ۳۰۰ ميکرون تکنولوژي بالايي را مي طلبد که در توليد به روش آلترا سونيک  (Ultrasonice welding)اعمال شده است .

 چسب Adhesive

همانطوري که شرح داده شد ، بين لايه آلومينيوم و لايه داخلي و خارجي پلی اتيلن مشبک از دو لايه چسب استفاده شده است .

قابل توجه است که چسبندگی پلی اتيلن مشبک به آلومينيوم ، ضعيف مي باشد و استفاده از چسب الزامي مي باشد . چسب مورد استفاده بايستی داراي خواص زير باشد :

الف) استحکام چسبندگی بالا به سطح آلومينيوم و پلي اتيلن مشبک

ب) مقاومت حرارتی بالا بطوريکه تا دمای ۱۱۰ درجه سانتی گراد در زمان طولانی را تحمل کند

ج) قابليت فرآيند در خط توليد لوله