پلی اتیلن های دارای اتصالات عرضی XPE

پلی اتیلن های دارای اتصالات عرضی، جایگزینی برای لوله های قدیمی

پلی اتیلن های دارای اتصالات عرضی که با نام های اختصاری PEX, XPE و XLPE نیز نشان می شوند، نوعی از پلیمر ها هستند که از اتصالات عرضی و یا شبکه برخوردارند و به صورت عمده در سیستم‌های خط لوله ساختمانی و یا سیستم های خنک سازی و گرم سازی هیدرونیک، لوله گذاری آب های خانگی و همچنین عایق سازی کابل های الکتریکی دارای ولتاژ بالا و تنش بالا استفاده می شود . از سایر مصارف آنها می‌توان به گازهای طبیعی و همچنین تولید نفت از درون دریا، انتقالات شیمیایی و انتقالات آب های فاضلاب و گل های روان اشاره کرد . پلیمرهای یادشده جایگزینی برای پلی وینیل کلراید و یا پلی وینیل کلراید کلرین و یا همچنین لوله های مسی برای تولید لوله های آب خانگی می باشند.

پلی اتیلن های دارای اتصالات عرضی از چه خواصی برخوردارند؟

استحکام در برابر ضربه در دمای پایین، مقاومت در برابر سایش و خوردگی و مقاومت در برابر ترک برداری ناشی از فشارهای محیطی می‌تواند با استفاده از اتصالات عرضی به میزان زیادی افزایش پیدا کند و این در حالی است که سختی و استحکام این مواد کاهش پیدا خواهد کرد.  پلیمرهای یادشده ذوب نخواهد شد و مقاومت زیادی در برابر گرما دارند حتی می توانند برای مدت طولانی‌تری تا دمای ۱۲۰ درجه سانتیگراد و یا برای مدت کوتاه تری بدون وجود فشارهای مکانیکی و الکتریکی تا دمای ۲۵۰ درجه سانتیگراد را تحمل کنند . با افزایش تراکم اتصالات عرضی میزان ضریب برشی نیز به مقدار بیشینه خود خواهد رسید و در دماهای بالاتر نیز صدق می کند.  پلی اتیلن هایی که از اتصالات عرضی برخوردارند در مقایسه با پلی اتیلن های معمولی از خواص بسیار پیشرفته تری برخوردار می باشند و اتصالات عرضی موجود در آنها باعث می‌شود تا خواص دمایی پلیمر اصلی به میزان زیادی بهبود پیدا کند . استحکام این مواد تا ۱۲۰ تا ۱۵۰ درجه سانتیگراد حفظ می‌شود و پایداری شیمیایی نیز با عدم انحلال پذیری بهبود پیدا می‌کند . استحکام کششی و مقاومت آن در برابر ضربه، مقاومت آن در برابر خراشیدگی و همچنین شکستگی های کوچک نیز افزایش پیدا خواهد کرد . تقریباً تمامی انواع پلی اتیلن های دارای اتصالات عرضی که برای ساخت لوله به کار برده می شوند از پلی اتیلن های چگال ساخته می‌شوند و این پلی اتیلن ها شامل اتصالات و پیوندهای عرضی در ساختار پلیمری خود می باشند که این امر باعث می‌شود تا ساختار ترموپلاستیک آنها به ترموست تبدیل شود.  اتصالات یاد شده در طی روزن رانی لوله ها و یا پس از آن انجام می گیرند و درجه اتصالات عرضی لازم برای ایجاد این مواد بین ۶۵ تا ۸۹ درصد می باشد . هرچقدر درجه اتصالات بیشتر باشد میزان شکنندگی و همچنین ترک های ناشی از فشار در ماده بیشتر خواهد شد و این در حالی است که درجه پایینی از این اتصالات می‌توانند ماده‌ای با خواص فیزیکی بسیار ضعیفی را به وجود آورد.  تقریباً تمامی ترکیبات پلی اتیلنی که از اتصالات عرضی برخوردارند برای تولید سیم و کابل به کار برده می شوند و معمولاً بر پایه پلی اتیلن هایی ساخته می شود که از چگالی پایین برخوردارند. انواعی از کابل ها که با پلی اتیلن های مجهز به اتصالات عرضی عایق می‌شوند دارای دمای رسانای بیشینه ۹۰ درجه سانتیگراد می باشند که این موضوع می‌تواند بر اساس استاندارد به کار برده شده متغیر می باشد . این پلیمر از خواص دی الکتریک فوق‌العاده‌ای برخوردار است که به همین دلیل گزینه خوبی برای ولتاژهای متوسطی از ۱ تا ۶۹ کیلو ولت و یا کابل هایی با ولتاژبالا (تا مقدار بیشینه ۳۸۰ کیلو ولت می باشند). اما می توان تغییرات متعددی را در ساختار پلیمر اصلی به وجود آورده تا میزان اثربخشی این مواد در طی فرآیندهای تولیدی به میزان بیشینه برسد.  برای دسته از محصولات با ولتاژ متوسط این امکان وجود دارد که واکنش پذیری را به میزان زیادی افزایش داد.  این امکان نیز وجود دارد که عایق پذیری پلیمرهای یاد شده را تغییر داد تا میزان گازهای جانبی انتشار پیدا کرده در طی فرآیند های اتصالی محدود شود . این مورد بیشتر برای گازهایی با ولتاژ بالا و ولتاژ بسیار بالا کاربردی می باشد که در آن رفع این گازها می‌تواند مدت زمان تولید کابل ها را به میزان زیادی افزایش دهد.

لوله کشی

پلی اتیلن های برخوردار از اتصالات عرضی به صورت گسترده‌ای به منظور انجام لوله کشی و به جای مس به کار برده می شوند.  تخمینی در سال ۲۰۰۶ نشان می دهد که استفاده خانگی از این پلیمرها به منظور انتقال آب های آشامیدنی به شیرهای آب خانگی به میزان ۴۰ درصد در سال افزایش پیدا کرده است و در سال ۲۰۰۶ نیز اعلام شد لوله کشان به جای لوله های مسی از پلی اتیلن های دارای اتصالات عرضی استفاده کنند.  از اوایل تا اواسط قرن بیستم تولید حجیم لوله‌های یاد شده از فولادهای گالوانیزه انجام می‌گرفت .زمانی که زنگ زدگی های داخل لوله ها مشکلاتی را برای کاربران به وجود آورده بود و حجم آب ورودی به منازل را کاهش داده بود، به منظور حل این مشکل در اواخر دهه ۶۰ از لوله های مسی استفاده شد و در اواخر همان دهه از لوله های پلاستیکی با تعدادی از اتصالات هم استفاده شد . در ابتدا پلی اتیلن های مجهز به اتصالات عرضی گزینه های بسیار پرطرفداری برای انتقال آب در سیستمهای گرمایشی رادیاتوری بودند و اولین بار این سیستم ها از دهه ۶۰ به بعد به کار برده شدند.  سیستم های هیدرولیک آب را از دیگ بخار و یا بخشهای حرارت دهنده به مناطقی ارسال می‌کنند که نیازمند حرارت می باشد همانند حرارت دهنده ی بخش های مرکزی و یا رادیاتورها . پلی اتیلن های دارای اتصالات عرضی برای بازگردش آب های داغ گزینه مناسبی می باشند . به تدریج این پلیمرها به عنوان لوله های خانگی مورد استفاده قرار گرفته اند همانند روشی برای انتقال آب های تحت فشار به بخش‌های در داخل خانه که در نهایت در قرن بیستم لوله های مسی و همچنین لوله های پلاستیکی ساخته شده از پلی وینیل کلراید توسط پلی اتیلن های مجهز به اتصالات عرضی جایگزین شدند و می‌توان از این پلیمرها به منظور ساخت محصولاتی در زیر زمین نیز استفاده کرد.

سایر مصارف پلی اتیلن های دارای اتصالات عرضی کدامند؟

• مفصل مصنوعی : پلی اتیلن های مجهز به اتصالات عرضی قوی به عنوان مفصل مصنوعی و به عنوان موادی بسیار مقاوم در برابر فرسایش و ساییدگی استفاده می‌شوند . این نوع از پلی اتیلن ها بیشتر برای جایگزینی مفصل ران به کار برده می شوند زیرا در برابر فرسایش مقاومت بسیار زیادی دارند . جایگزینی زانو نیازمند انواعی از پلی‌اتیلن هایی است که با پارامتر های متفاوتی ساخته شده اند زیرا ایجاد اتصالات عرضی می تواند بر استحکام مکانیکی تاثیر بگذارد و معمولا فشار بیشتری بر مفاصل زانو وارد می شود.  تولیدکنندگان معمولاً از پلی اتیلن هایی با وزن بسیار بالا استفاده می‌کنند و آنها را با استفاده از پرتوهای الکترونی و یا تابشهای گاما شبکه ای می سازند.
• حوزه دندانپزشکی:  در مواردی می توان از پلی اتیلن های مجهز به اتصالات عرضی در حفظ دندان ها و یا کارهای دندانی استفاده کرد همانند موادی که برای پر کردن دندان به کار برده می شود.
• انواع قایق ها:  این مواد در تولید قایق های سبک و باریک و کایاک نیز نقش دارد . ویژگی های پلی اتیلن های مجهزبه پیوندهای عرضی به گونه‌ای است که تعمیرات انواعی از آسیب های وارد شده بر بدنه ی این قایق ها می تواند دشوار باشد و از تعدادی از چسب ها همانند 3M's DP-8005  استفاده می‌شود تا بتوانند بخش ها را به یکدیگر متصل کرد و این در حالی است که تعمیرات بزرگ‌تر به ذوب و یا افزودن مقدار بیشتری از پلی اتیلن به این قایق ها نیاز دارد تا بتوان اتصالات محکمی را به وجود آورد و بخش آسیب دیده را به طور کامل ترمیم نمود.
• عایق سازی کابل های برق:  پلی اتیلن های یاد شده به میزان بسیار فراوانی به منظور عایق سازی الکتریکی در کابل های برق با ولتاژ های متفاوت به کار برده می شوند اما گزینه بسیار مناسبی برای انواع کابلها ها با ولتاژ متوسط می باشند. این مواد به عنوان گزینه‌هایی شناخته می شوند که بیشترین تاثیر را در عایق سازی پلیمری دارند. عبارت اختصاری XLPE  بیشتر برای انواع پلی اتیلن های مجهز به اتصالات عرضی با قابلیت عایق سازی به کار برده می شود.
• حوزه خودروسازی:  پلی اتیلن های مجهز به اتصالات عرضی که بیشتر در این حوزه با نام اختصاری XLPE نشان داده می‌شوند برای سیستم های ورود هوای خنک و همچنین فیلتر سازی به کار برده می شوند. از خواص آن ها می توان به جابجایی دمای بالا، مقاومت خوب در برابر ضربه و مواد شیمیایی، ضریب خمشی پایین و همچنین مقاومت در برابر فشارهای محیطی اشاره کرد.

مواد جایگزین

از سایر مواد نیز میتوان به منظور لوله کشی استفاده کرد مانند:

• ترکیبات پلاستیکی آلومینیومی : انواعی از لوله های آلومینیومی می‌باشند که در بخش داخلی و خارجی با لایه های پلاستیکی پوشیده شده اند تا حفاظت بیشتری برای آنها فراهم شود.
• لوله های ساخته شده از پلی پروپیلن:  همانند انواعی از مصارف که برای پلی وینیل کلراید های کلرینی وجود دارد اما این مواد از نظر شیمیایی بی اثر بوده و حاوی هیچگونه ماده اسیب زایی نمی باشند و همچنین با قرارگیری در معرض آتش هیچگونه مواد خطرناکی از خود منتشر نمی کنند.