در این مقاله به بررسی ساختارهای لوله‌های چند لایه پلیمری می‌پردازیم. در بخش قبلی، مزایای لوله‌های پلیمری چند لایه ( لوله های پلیمری چند لایه، گزینه ای اقتصادی برای سیستم های لوله کشی مختلف ) را مرور کردیم و اهمیت استفاده از این گزینه‌های اقتصادی در سیستم‌های لوله‌کشی مختلف را مورد بررسی قرار دادیم. حالا نوبت به معرفی ساختارهای مختلف این لوله‌ها و معیارهای انتخاب لایه چسب مناسب رسیده است.
ساختار فنی لوله های چند لایه
ساختار این لوله‌ها به‌صورت چندلایه‌ی هم‌مرکز طراحی شده و هدف آن، استفاده هم‌زمان از خواص فیزیکی و شیمیایی متریال‌های مختلف است. ساختار استاندارد شامل موارد زیر است:
لایه داخلی (Polymer Inner Layer): از جنس پلی‌اتیلن با مقاومت بالا (PEX)، پلی‌پروپیلن (PP-R) یا پلی‌بوتیلن (PB) ساخته می‌شود. این لایه در تماس مستقیم با سیال است، لذا باید در برابر خوردگی، رسوب، رشد باکتری و دماهای بالا مقاوم باشد.
لایه چسب (Tie Layer Adhesive): چسب‌های ویژه‌ای هستند که برای اتصال بین پلیمر و فلز طراحی شده‌اند و عملکرد آن‌ها باید تحت آزمون‌های حرارتی، فشاری و مکانیکی اثبات شود. عدم انتخاب صحیح این چسب می‌تواند موجب جدایش لایه‌ها و شکست سازه‌ای شود.
لایه میانی (Aluminum or EVOH): لایه آلومینیومی از نوع جوش طولی (Butt Welded) یا اولتراسونیک است که خواص زیر را فراهم می‌کند: جلوگیری از نفوذ اکسیژن (Oxygen Barrier)، مقاومت در برابر فشار و ضربه، کاهش ضریب انبساط حرارتی (تا ۸ برابر کمتر از پلیمر خالص). در برخی ساختارهای خاص به جای آلومینیوم از لایه EVOH (اتیلن وینیل الکل) برای کاربردهای منعطف استفاده می‌شود.
لایه بیرونی (Protective Polymer Layer): پوشش خارجی که وظیفه محافظت از لایه‌های داخلی را در برابر ضربه، UV، سایش و شرایط محیطی دارد. معمولاً از مواد مقاوم در برابر نور خورشید ساخته می‌شود تا در نصب‌های روکار عملکرد مناسبی ارائه دهد.
لایه‌های تشکیل‌دهنده لوله‌های پلی‌الفینی چند لایه
لوله‌های پلی‌الفینی چند لایه از اجزای زیر تشکیل شده‌اند:
-
لایه پلی‌الفین (PE، PP یا PB):
این لایه انعطاف‌پذیری را به لوله اضافه می‌کند و از مزایای اصلی آن می‌توان به قیمت مناسب و سبکی اشاره کرد.
-
لایه آلومینیوم یا EVOH:
این لایه برای ایجاد ساختاری نفوذناپذیر در برابر اکسیژن و افزایش مقاومت در برابر خزش و کاهش آبرفتگی کاربرد دارد.
ساختارهای منعطف لوله‌های چند لایه پلیمری
1. ساختارهای منعطف الاستیک
این ساختار شامل لایه پلی‌الفینی و EVOH است. در ساختارهای پنج‌لایه، لایه EVOH با پلی‌اتیلن محافظت می‌شود و در صورت استفاده از PB، مقاومت حرارتی لوله نهایی افزایش می‌یابد.
2. ساختارهای منعطف غیرالاستیک
در این ساختارها از پلی‌الفین‌ها و لایه آلومینیومی استفاده می‌شود. ویژگی بارز این ساختار، مقاومت بالای آن‌ها در برابر فشار سیال داخلی است.
دسته‌بندی انواع لوله های چند لایه
این لوله ها به‌صورت فنی در چند ساختار اصلی طبقه‌بندی می‌شوند:
لوله‌های PEX-AL-PEX: دارای لایه‌های بیرونی و درونی از پلی‌اتیلن کراسلینک شده و لایه میانی از آلومینیوم جوش خورده. مناسب برای گرمایش از کف، سیستم‌های آب گرم و سرمایش.
لوله‌های PP-R-AL-PP-R: دارای لایه‌های داخلی و خارجی از پلی‌پروپیلن رندوم و لایه میانی آلومینیوم یا کامپاند الیاف شیشه. بیشتر در سیستم‌های بهداشتی، آب شرب و پروژه‌هایی با فشار بالا استفاده می‌شود.
لوله‌های PB-AL-PB: ساخته شده با پلی‌بوتیلن برای انعطاف‌پذیری بیشتر و تحمل دمای بالاتر. مناسب برای تأسیسات حساس صنعتی، بیمارستانی و پروژه‌هایی با تغییرات حرارتی شدید.
مزایا و برتری‌های عملکردی لوله های چند لایه
مقاومت مکانیکی و حرارتی بالا: قابلیت تحمل فشار تا 16 بار و دماهای تا 95 درجه سانتی‌گراد (حتی تا 110 درجه در دوره‌های پیک) آن‌ها را به گزینه‌ای مطمئن برای کاربردهای صنعتی تبدیل کرده است.
ضریب انبساط پایین: در مقایسه با لوله‌های تک‌لایه پلی‌اتیلن، تغییر طولی در برابر دما در این لوله ها به میزان قابل توجهی کاهش یافته است. این ویژگی برای نصب‌های طولانی یا سیستم‌هایی با چرخه‌های دمایی مکرر اهمیت ویژه دارد.
ممانعت از رسوب‌گیری و خوردگی: سطح داخلی صیقلی و غیرچسبنده باعث کاهش افت فشار و پیشگیری از انسداد شبکه می‌شود.
سبکی و سهولت در نصب: نسبت به لوله‌های فلزی سبک‌تر بوده و به ابزارآلات سنگین نیاز ندارند. خم‌پذیری بالا و نیاز کمتر به اتصالات زانویی، سرعت نصب را نیز بالا می‌برد.
طول عمر بالا و سازگاری زیست‌محیطی: بیش از ۵۰ سال عمر مفید در شرایط بهره‌برداری استاندارد. استفاده از مواد بازیافت‌پذیر، این محصولات را به گزینه‌ای پایدار در صنعت تبدیل کرده است.
ساختارهای سخت (Rigid)
ساختارهای سخت در لوله‌های چند لایه پلیمری به دلیل انبساط طولی ناچیز و استحکام مکانیکی بالا، برای کاربردهایی که پایداری ابعادی حیاتی است، انتخاب می‌شوند. در این ساختارها معمولاً از PPهای حاوی الیاف شیشه استفاده می‌شود.
کاربردهای تخصصی لوله های چند لایه
استفاده از این لوله ها به صنایع مختلف تسری یافته و در بسیاری از کاربردهای بحرانی جایگزین لوله‌های فلزی شده است:
ساختمان‌سازی:
سیستم آبرسانی بهداشتی (سرد و گرم)
گرمایش از کف و رادیاتورها
تهویه مطبوع و سرمایش صنعتی
نصب‌های روکار در نماهای مدرن
صنایع:
تأسیسات نفت، گاز و پتروشیمی
شبکه‌های هوای فشرده
خطوط انتقال سیالات شیمیایی
کارخانه‌های مواد غذایی و دارویی
فضاهای عمومی:
سیستم‌های آبیاری هوشمند
شبکه‌های آتش‌نشانی
سامانه‌های ذوب برف در معابر و رمپ‌ها
اتصال و نصب لوله های چند لایه
اتصالات مورد استفاده به سه روش اصلی دسته‌بندی می‌شوند:
کوپلی (Coupling): نصب آسان، قابل باز و بسته شدن و مناسب برای تعمیرات.
پرسی (Press-Fitting): اتصال دائمی با پرس مکانیکی که مانع نشتی شده و ایمنی بالایی دارد.
کلمپی (Clamp): دارای حلقه فشار خارجی. مناسب پروژه‌هایی با حجم بالای نصب.
تمامی این روش‌ها باید مطابق با دستورالعمل‌های فنی تولیدکننده انجام شوند تا آب‌بندی کامل و ایمنی تضمین شود.
معیارهای کلیدی برای انتخاب و خرید لوله‌های چند لایه
برای انتخاب صحیح، لازم است فاکتورهای زیر به دقت بررسی شوند:
دمای کاری سیستم (مداوم/پیک)
فشار مورد نیاز
نوع سیال (آب، بخار، مواد شیمیایی)
شرایط نصب (روکار یا توکار)
شعاع خمش مجاز
سازگاری با تجهیزات موجود
توصیه می‌شود لوله‌هایی از برندهای معتبر که دارای استانداردهای بین‌المللی مانند ISO 21003، DIN 16836 یا ASTM F1281 هستند، انتخاب شوند.
اهمیت انتخاب لایه چسب مناسب در لوله‌های چند لایه
انتخاب لایه چسب (Tie Layer Adhesive) یکی از مهم‌ترین بخش‌های تولید لوله‌های چند لایه پلیمری است. این لایه باید تمامی الزامات عملکردی لوله‌ها را تأمین کرده و پس از آزمون‌های استحکام و فشار، از جدایش جلوگیری کند. معیارهای انتخاب چسب مناسب عبارت‌اند از:
- شرایط کاربری (دمای عملیاتی، فشار و نوع سیال)
- ساختار لوله (منعطف یا صلب)
- نوع لایه‌ها (پلیمر یا آلومینیوم) و شرایط تولید
ساختار لوله‌های چند لایه پلیمری و انتخاب صحیح لایه‌های مختلف، به‌ویژه لایه چسب، نقش بسیار مهمی در عملکرد سامانه‌های تاسیساتی دارد. استفاده از چسب نامناسب می‌تواند کل عملکرد لوله و سیستم را مختل کند و خسارات زیادی به همراه داشته باشد.
