PEX (Çapraz Bağlı Polietilen), çeşitli endüstrilerde çok yönlü ve oldukça verimli bir polimer olarak ortaya çıkmıştır ve popülaritesine katkıda bulunan olağanüstü özellikler sergilemektedir. İnşaat sektöründe PEX borular esneklikleri, sağlamlıkları ve çatlamalara karşı dirençleri ile montaj kolaylığı ve güvenilirlik sunmaktadır. Bu rapor, PEX’in üretim yöntemi ve özelliklerine genel bir bakış sunar.
Anahtar Kelimeler: Çapraz Bağlı Polietilen, Borulama, PEX’in Faydaları
Polietilen veya polietilen (IUPAC adı polietilen veya poli(metilen)) en çok üretilen plastiktir. Esas olarak ambalajlama (plastik torbalar, plastik filmler, jeomembranlar ve şişeler dahil kaplar vb.)
Toplam plastik pazarının %70’inden fazlasını oluşturuyorlar. Polietilen, nispeten düşük maliyetli ve kolayca işlenebilir, kolayca temin edilebilir. Ev eşyalarında, paketlemede, izolasyonda ve medikal uygulamalarda vb. uygulama alanı bulur. Polietilen 150-250°C aralığında işlenir. Polietilen bileşiklerinin çoğu oldukça iyi sayıda dolgu maddesi içerir. Polietilenler doğaları gereği termoplastiktir ve bu nedenle defalarca yeniden işlenebilirler. Bununla birlikte, polietilen yumuşayacak ve akacak ve yüksek sıcaklıkta kritik fiziksel özelliklerini kaybederek uygulamalarını sınırlayacaktır.
Bu nedenle, istenen özellikleri yüksek sıcaklıkta korumak için polietilenin çapraz bağlanması gerçekleştirilir. Çapraz bağlama, polimerin doğasını termoplastikten termoset’e değiştirerek erimez, daha dayanıklı bir polimer matrisi verir.
Doğrusal düşük yoğunluklu polietilen (LLDPE), Düşük yoğunluklu polietilen (LDPE), Yüksek yoğunluklu polietilen (HDPE) ve Etil vinil asetat kopolimer (EVA) ve Poliolefinik elastomer (POE) gibi tüm önemli polietilen türleri çapraz bağlanır. Dallanmış yapı çapraz bağlanma için daha uygundur. Bu nedenle, LAYPE ve HDPE’nin çapraz bağlanması daha fazla dikkat gerektirir.
Çapraz bağlanma, polimer zincirlerinin üç boyutlu ağ yapısı oluşturmak üzere bir araya getirildiği çözünmez ve eriyemez polimerlerin oluşumuna yol açar. Çapraz bağlı polietilen, gerilme mukavemetini ve yoğunluğunu önemli ölçüde etkilemeden darbe mukavemetini, çevresel stres çatlama direncini (ESCR), sürünme ve aşınma direncini geliştiren, ancak aksine, erime indeksini ve uzamayı azaltan, yüksek moleküler ağırlıklı yoğun bir ağ oluşturur. arada. Şekil 1, çapraz bağlamadan önce ve sonra polietilen zincirlerini göstermektedir.
Çapraz bağlama iki ana yöntemle gerçekleşir:
1- Fiziksel çapraz bağlama: (PEX-c)
Bu yöntemde serbest radikal mekanizması ile çapraz bağlanma sağlanır. Serbest radikal, yüksek enerjili radyasyonlar kullanılarak polimer zincirinde üretilir. Bu süreç Şekil 2’de şematik olarak gösterilmiştir.
1) çapraz bağlanma reaksiyonu oda sıcaklığında gerçekleşir.
2) reaksiyon saniyeler içinde tamamlanır, dolayısıyla yüksek çıkış elde edilir.
3) Reaksiyon herhangi bir katkı maddesi olmadan gerçekleşebilir.
4) çapraz bağlama sadece bir adımda gerçekleşir.
1) yüksek sermaye maliyeti
2) düzensiz şekillere sahip eşyayı çapraz bağlaması zor.
3) Operatörleri radyasyondan korumak için güvenlik önlemleri gereklidir.
Kimyasal çapraz bağlama, sırayla çapraz bağlanmaya yol açan serbest radikaller oluşturmak için kimyasalların veya başlatıcıların kullanıldığı bir yöntemdir. Bu yöntemde çapraz bağlanma, doğrudan karbon-karbon bağları veya farklı polietilen moleküllerini birbirine bağlayan kimyasal köprüler aracılığıyla gerçekleşir.
1-organik peroksit bazlı (PEX-a)
2-silan bazlı (nem kürlü). (PEX-b)
Termoplastik reçinede çapraz bağlanma derecesi, çapraz bağlama işlemine göre değişir. Peroksit kullanılarak kimyasal çapraz bağlama, fiziksel çapraz bağlama yöntemiyle karşılaştırıldığında en yüksek ve tek tip çapraz bağlama derecesini verir.
radyasyon çapraz bağlama, %34-75 arasında çapraz bağlama derecesi sağlar. Kimyasal çapraz bağlama yönteminde peroksit çok yüksek derecede çapraz bağlanma sağlarken (%90’a kadar), silan bazlı çapraz bağlamada ise %45-70 oranında çapraz bağlanma olabilir.
Bu yöntemde başlatıcı olarak organik peroksit kullanılır. Polietilen ve peroksitin birleştirilmesi, düşük sıcaklıkta, peroksit ayrışma sıcaklığının altında gerçekleştirilmelidir. Çapraz bağlama, aşağı akış ekipmanında önemli ölçüde daha yüksek sıcaklık ve basınçta gerçekleştirilir. Daha yüksek sıcaklık, başlatıcıyı ayrıştırır ve polimer zincirinden bir hidrojen atomu çıkaracak bir serbest radikali serbest bırakır. Bu soyutlama bölgesi daha sonra reaktif radikal haline gelir ve aynı veya farklı zincirden başka bir reaktif radikal ile çapraz bağlı bir bağ oluşturur. Bu reaksiyon, tüm peroksit tüketilene kadar veya sıcaklık ayrışma noktasının altına düşene kadar devam eder. Bu reaksiyonun şematik gösterimi Şekil 3’te gösterilmektedir.
1) mükemmel ısı stabilitesi
2) basit bileşik
3) iyi raf ömrü kararlılığı.
1) daha yüksek maliyet
2) oksijen varlığında yüzey yapışkanlığı
silan molekülleri polietilen zinciri üzerine aşılanmıştır. Aşılama için, dikümil peroksit gibi peroksit, polietilen ile küçük bir oranda karıştırılır. Peroksit başlangıçta polietilen zincirinde serbest radikal üretir ve silanın aşılanması serbest radikalin üretildiği yerde gerçekleşir ve son olarak Ekstrüde veya enjeksiyonla kalıplanmış ürün su yardımıyla çapraz bağlanır. Silan çapraz bağlama işlemi, Şekil 4’te şematik olarak gösterilmektedir.
1) çapraz bağlama oda sıcaklığında yapılabilir.
2) düşük maliyetli
3) fiziksel çapraz bağlamaya kıyasla elde edilen daha yüksek jel yüzdesi.
Silan aşılı çapraz bağlamanın dezavantajı:
1) peroksit çapraz bağlama ile karşılaştırıldığında sertleşme süresi çok yüksektir.
2) ekstra aşağı akış ekipmanı gereklidir (yoğuşma için)
3) çapraz bağlamanın bağ kuvveti, peroksit çapraz bağlama sistemindeki bağ kuvvetinden daha zayıftır.
Çapraz bağlı polietilenin en yaygın uygulaması elektrik kablosu endüstrisindedir. Çapraz bağlanma, polietilenin dielektrik özelliklerini etkilemezken, yumuşama noktasının üzerindeki sıcaklıklarda akmaya karşı direnç ve kalıcı deformasyona neden olur. Ayrıca sıcak ve soğuk su borularında polietilen hasır yaygın olarak kullanılmaktadır. Bakır boruların yerine polietilen çapraz bağlı (PEX) plastik su borularının kullanımı inşaat ve inşaatta yaygın bir şekilde artmaktadır. Ayrıca PEX borular yer altı su hatlarında, bina içi su temin sistemlerinde ve yerden ısıtma sistemlerinde yaygın olarak kullanılmaktadır.
1-Esneklik
2- Daha az basınç düşüşü.
3- Daha düşük malzeme maliyeti
4- Daha kolay kurulum
5- Kurulum sırasında yangın riski yoktur
6 Yeni PEX’i mevcut bakır ve PVC sistemleriyle birleştirme yeteneği.
7- Donmaktan patlama olasılığı daha düşüktür.
8- Boru izolasyonu mümkün
1-Güneş ışığından kaynaklanan bozulma
2-Kokular, kimyasal tat ve olası sağlık etkileri.
3-Böceklerle delme
Sonuç olarak, PEX (Çapraz Bağlı Polietilen), istisnai özellikleri ve geniş uygulama yelpazesi ile tesisat ve ısıtma endüstrilerinde devrim yaratmıştır. Esnekliği, dayanıklılığı ve çatlamaya karşı direnci, onu çeşitli ortamlardaki kurulumlar için ideal bir seçim haline getirir. PEX’in kimyasal direnci ve termal performansı, temiz su sağlama ve optimum ısıtma sistemlerini sürdürme konusundaki güvenilirliğine ve verimliliğine katkıda bulunur. Kurulum kolaylığı ve standartlara uygunluğu ile PEX, profesyoneller ve ev sahipleri için kolaylık ve gönül rahatlığı sunar.
Referanslar:
1. Oral E, Muratoglu OK. Crosslinked polyethylene. Materials For Total Joint Arthroplasty: Biotribology Of Potential Bearings. 2015 Oct 14:133.
2. https://en.wikipedia.org/wiki/Main_Page.