پلی اتیلن شبکه ای PEX

پلی اتیلن شبکه‌ای (PEX) یا پلی اتیلن کراسلینک شده، یک ماده پلاستیکی اصلاح شده از پلی‌اتیلن با چگالی متوسط ​​یا بالا است و دارای ویژگی‌های بهبود یافته مانند مقاومت در برابر حرارت بالا و مقاومت تنش محیطی (ESCR) و پایداری طولانی مدت است که آن را به گزینه‌ای عالی برای استفاده در خطوط گرم و سرد تبدیل می‌کند، ولی بزرگترین عیب این پلیمر، عدم سرویس دهی و کارایی در دماهایی بالاتر از ۶۰ درجه سانتی‌گراد است. از کاربردهای PEX می‌توان به سیستم‌های توزیع آب آشامیدنی، سیستم‌های آب‌پاش آتش‌نشانی، کاربردهای گرمایش هیدروونیک و … اشاره کرد.

 تعریف پلی ‌اتیلن شبکه‌ای

PEX یک ماده پلی اتیلن تغییر یافته است که با استفاده از یک ماده شیمیایی یا یک فرآیند فیزیکی، زنجیره‌های پلیمری آن از نظر شیمیایی به هم متصل شده وساختار مولکولی پلی اتیلن را تغییر می‌دهند. تغییر ساختار پلی اتیلن به PEX برای لوله‌ها منجر به بهبود خصوصیاتی مانند مقاومت حرارتی، راندمان فوق‌العاده، مقاومت شیمیایی و مقاومت در برابر رشد کند ترک می شود.

نگاه کلی

لوله‌های پلی اتیلن شبکه‌ای توسط فرآیند اکستروژن در اندازه‌های قطر اسمی 4/1 تا 3 اینچ  تولید می‌شوند.  ابعاد این لوله‌ها باتوجه به اندازه قطر خارجی (OD) تنظیم شده و اساساً در ابعادی که به طور معمول CTS (معیار واحداندازه لوله مسی) گویند، تولید می‌شوند. ضخامت دیواره این لوله‌ها بر اساس نسبت ابعاد استاندارد 9 (SDR9) است، به این معنی که نسبت OD به ضخامت دیواره لوله 1به 9  (1:9) است.

PEX یک لوله پلاستیکی فشار قوی قابل انعطاف با درجه حرارت بالا با بیش از 40 سال استفاده موفقیت آمیز در بازار اروپا است. این لوله پلی اتیلنی اولین بار در اوایل دهه 1980 در آمریکای شمالی معرفی شد و در کاربردهای مختلف از جمله لوله کشی، خطوط انتقال آب، حفاظت از آتش‌سوزی، لوله‌های آب‌پاش آتش‌نشانی، گرمایش و سرمایش هیدرونیکی، ذوب برف و یخ و سیستم‌ لوله‌کشی‌های گرمایش از کف،دیوار و سقف استفاده می‌شود.

پایداری PEX

یک مزیت قابل توجه PEX نسبت به سایر لوله‌های پلاستیکی تأثیر کم عوامل محیطی بر آن در مقایسه با سایر مواد مورد استفاده برای کاربردهای مشابه است. لوله PEX در بین تمام لوله‌های مورد استفاده در لوله کشی توزیع آب، به یک محصول قابل قبول شناخته شده است.

 روشهای ساخت پلی ‌اتیلن شبکه‌ای (PEX)

سه روش اصلی برای تولید لوله PEX وجود دارد.

1. فناوری پراکسید (Peroxide Method)

این روش که به نام “Engel” نیز شناخته شده است، از یک اکسترودر خاص با پیستون استفاده می‌کند. پراکسید موجود در فرمولاسیون، با حذف هیدروژن پلی‌اتیلن، پیوند کربن-کربن ایجاد می‌کند. پلی‌اتیلن 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 قالب‌های مناسب و ویژه وارد شده و از طریق اکستروژن شکل‌دهی نهایی برروی محصول صورت می‌گیرد. در این مرحله حرارت‌دهی در فشار بالا انجام شده و پراکسیدها فرصت ایجاد اتصالات عرضی را پیدا می‌کنند (شکل ۱). همچنین گاز متان در این فرآیند به عنوان محصول جانبی تولید می‌شود، که این گاز تا مرحله آخر درون قطعه محبوس گردیده و باید با دقت خارج گردد. از معایب این روش، امکان متخلخل شدن محصول است که در صورت خروج ناگهانی گاز متان در مرحلۀ نهایی اتفاق می افتد.

2. فناوری سیلانی (Silane)

فناوری سیلانی برای اولین بار توسط شرکت داوکورنینگ (Dow Corning) در سال ۱۹۶۸ و به شکل دو مرحله‌ای ابداع گردید. در این روش، ابتدا طی فرآیند اکستروژن یک مولکول سیلان واکنش پذیر با ستون فقرات پلی اتیلن مخلوط شده، سپس در ادامه پس از اتمام اکستروژن، پلی اتیلن گره خورده با سیلان از طریق ترکیب با کاتالیزور، و عبور از بخار یا آب گرم (عامل حرارت و رطوبت) به پلی اتیلن شبکه‌ای تبدیل می‌شود. (شکل2)

3. فناوری اشعه (Radiation Method)

فناوری اشعه، روشی فیزیکی است که با قرار دادن پلی‌اتیلن تحت تابش انجام می‌گیرد و برای ایجاد اتصالات عرضی پلی‌اتیلن، از تابش الکترون، امواج گاما و یا تابش ماوراء بنفش استفاده می‌‌شود. در این روش، الکترون‌های برانگیخته شده با اشعه، به مولکول‌های کربن اطراف 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 ۳)

براساس استانداردهای جهانی، به ترتیب به این سه روش فوق PEX-C ، PEX-B و PEX-A گفته می‌شود. تمام محصولات لوله‌های PEX حاصل از این 3روش به طور مشابه عمل می‌کنند و برای ارزیابی عملکرد آن‌ها لازم است توسط استانداردهای ASTM ، NSF و CSA درجه بندی شوند که این امر توسط آزمایشات مربوطه صورت می‌گیرد.
تأییدیه و گواهینامه‌های ارائه شده توسط هر محصول در خط چاپ محصول برروی آن چاپ می‌شود تا اطمینان حاصل شود که محصول در فرآیند مختص به خود، تولید شده است.

علامت گذاری پلی‌ اتیلن شبکه‌ای (PEX)

برچسب گذاری لوله PEX باید شامل موارد زیر باشد:

• نام سازنده یا علامت تجاری لوله
• استانداردی که با آن مطابقت دارد (ASTM F876, F877, AWWA C904, CSA B137.5)
• اندازه لوله و CTS آن
• کد تعیین مواد (PEX0006 یا موارد مشابه)
• درج فشار و درجه حرارت لوله
• SDR9
• اگر لوله مخصوص آب آشامیدنی باشد، یک مهر و موم آزمایشگاهی یا علامت تأییدکننده ایمن بودن آب آشامیدنی نیاز است.
• مشخصات اتصالات ASTM برای استفاده، توسط سازنده‌ی لوله باید تأیید شود.
• برچسب گذاری در لوله در فواصل بیش از پنج فوت لازم است.

مزایای PEX

1. ایمن بودن لوله‌های آب آشامیدنی در طولانی مدت
2. مقاومت در برابر خوردگی و رسوبات
3. مقاومت در برابر کلر و کلرامین
4. انعطاف پذیر بودن برای نصب سریع
5. مقاومت در برابر یخ‌زدگی
6. سبک بودن و به دنبال آن حمل و نقل آسان
7. مقاومت در برابر صدا و نیروی جریان آب
8. گزینه‌های متعدد اتصال این لوله‌ها

کاربردهای PEX

1. خطوط لوله‌کشی آب، با قطر 4/1 تا 3 اینچ
2. توزیع لوله‌کشی آب سرد و گرم با کاربری مسکونی و تجاری
3. روکش سیم وکابل‌های فشار قوی (ازمتوسط 50 کیلوولت تا 300 کیلوولت)
4. سیستم‌های گرمایشی و سرمایشی صنعت ساختمان سازی (از کف، دیوارها و سقف ها)
5. توزیع حرارت هیدرونیک (رادیاتور، فن‌کوئل و غیره)
6. فیلم‌‌های چند لایه برای نگهداری مواد غذایی در برابر گرما
7. پروفیل‌هایی از جنس فوم با هدف افزایش مقاومت مکانیکی و حرارتی
8. ذوب برف و یخ در فضای باز
9. تهویه مطبوع و گرمایش زمین
10. محصولات قالب گیری چرخشی (Roto-Mold) مانند مخزن سوخت خودرو
11. محصولات قالب گیری بادی (Blow-Mold) مانند بطری‌های نگهدارنده مواد شیمیایی

سخن پایانی

پلی اتیلن شبکه‌ای امروزه در دو بخش لوله و کابل کاربرد دارد که در صنعت لوله آن را PEX، و در صنعت کابل آن را XLPE می‌نامند. در این مقاله به صورت تخصصی در مورد ویژگی،کاربرد و سایر بخش‌های پلی ‌اتیلن شبکه‌ای صنعت لوله (PEX) اشاره شده است. با این حال در بخش دوم این مقاله ویژگی‌ها وکاربردهای پلی اتیلن شبکه‌ای صنعت کابل (XLPE) بررسی خواهد شد.