난방 및 온수 공급용 알루미늄 보강 폴리프로필렌 파이프. 특징 및 단점

플라스틱 소재를 이용한 배관 시스템 구축은 이미 일반적인 관행이 되었습니다. 가장 널리 사용되는 난방 배관은 알루미늄 보강 폴리프로필렌 배관입니다.

폴리프로필렌은 석유 분해 생성물을 중합하여 얻는 제품입니다. 분자 구조는 두 개의 탄소 원자가 수소 원자와 결합된 형태입니다.

탄소-탄소 결합은 두 개의 결합으로 이루어져 있는데, 그중 하나는 약합니다. 고온 고압 조건에서 이 약한 결합이 끊어지면서 분자는 화학적으로 활성화됩니다.

우주 공간에는 이러한 조건 하에서 수많은 유사한 구조가 존재하기 때문에, 이들이 서로 연결되어 폴리프로필렌의 기본이 되는 분자 사슬을 형성합니다. 이 과정은 촉매 존재 하에서 일어납니다.

이렇게 만들어진 물질은 고온에서 녹는 고체 플라스틱입니다. 이 물질의 이러한 성질을 이용하여 압출 성형 방식으로 파이프를 비롯한 다양한 제품을 생산합니다.

하지만 폴리프로필렌 파이프의 물리적 특성은 개선될 여지가 많습니다. 가장 큰 단점은 선형 열팽창 계수가 높다는 점입니다.

결과적으로 파이프라인 냉각수의 작동 온도가 크게 상승하면서 변형이 발생했습니다.또한, 해당 물질이 열가소성 수지라는 사실 때문에 온도와 압력의 복합적인 영향으로 파이프가 부풀어 올랐습니다.

알루미늄 보강재는 왜 사용되는가?

이러한 문제에 대한 해결책은 설계 분야에서 찾을 수 있었습니다. 파이프 내부의 폴리프로필렌 덩어리는 보강재로 강화되었습니다. 이때 서로 반대되는 기계적 특성을 가진 재료인 유리섬유와 금속이 선택되었습니다.

폴리프로필렌으로 보강하는 것은 성공적인 아이디어임이 입증되었습니다. 파이프라인의 기계적 특성이 크게 향상되었는데, 선형 열팽창 계수가 75% 감소했으며, 잔류 값은 금속 재질과 유사한 수준입니다.

그리고 강점 지표들이 증가했습니다. 두 배 이상 강화 파이프는 최대 20기압의 ​​온수 압력을 견딜 수 있습니다. 이러한 기술 덕분에 알루미늄으로 보강된 폴리프로필렌 파이프가 온수 및 난방 시스템에 널리 사용되게 되었습니다.

알루미늄 호일을 이용한 폴리프로필렌 보강은 특별히 주목할 만합니다. 우선, 왜 알루미늄을 선택했을까요? 이 금속의 특징 중 하나는 산화막으로 제품 표면을 확실하게 보호한다는 점입니다. 알루미늄 파티나(Al)₂영형₃산화제 및 화학적으로 활성적인 물질의 영향에 매우 강합니다.

오직 수은염만이 이를 파괴할 수 있습니다. 따라서 배관 강화에 있어 믿을 수 있는 화학적 보호 기능을 제공합니다. 동시에, 제품의 기계적 강도는 0.1~0.5mm의 얇은 두께에도 불구하고 내부 이송 액체의 과압을 견딜 수 있을 만큼 충분합니다.

금, 은, 백금과 같은 다른 금속들도 유사한 성질을 가지고 있습니다. 하지만 여러 가지 명백한 이유로 이러한 금속들을 파이프 생산에 사용하는 것은 진지하게 고려하지 않을 것입니다.

알루미늄 강화 폴리프로필렌의 물성 및 특성

유리섬유 강화 파이프라인은 여러 가지 뛰어난 특성을 제공합니다. 하지만 이러한 제품의 몇 안 되는 단점 중 하나는 대기 중 산소 분자에 대한 벽의 투과성입니다. 산소는 가장 강력한 천연 산화제 중 하나이며, 이로 인해 파이프라인 금속 부품의 부식이 가속화됩니다.

1. 난방 시스템에서 이는 보일러 내부 표면, 온수 타월 걸이 및 금속 난방 라디에이터뿐만 아니라 금속 차단 밸브에도 해당됩니다.
2. 온수 공급 시스템에서 필터, 계량기, 금속-플라스틱 어댑터 등 산화에 취약한 모든 부품이 손상됩니다.

이 제품은 알루미늄의 뛰어난 보호 특성과 높은 금속 밀도를 활용합니다. 알루미늄 강화 폴리프로필렌은 탁월한 산소 차단 기능을 제공하며 배관 시스템에 최대 50년까지 사용할 수 있습니다.

폴리프로필렌, PPR로 표시됨이 소재는 기존의 다른 제품에 비해 시스템 내의 고온 및 고압을 더 잘 견디기 때문에 온수 배관에 더욱 내구성이 뛰어난 소재입니다.

파이프의 내부 표면은 다음과 같은 안정적인 표면으로 표현됩니다.

• 부식되지 않습니다.
• 세균 오염의 영향을 받지 않음;
• 수도관에서 흔히 볼 수 있는 석회 침전물이 생기지 않습니다.
• 물리적 마모나 손상에 거의 영향을 받지 않습니다.

이를 통해 시스템의 물리적 매개변수를 변경하지 않고도 PPR 파이프를 오랫동안 사용할 수 있습니다.

알루미늄 보강 PPR 파이프라인의 단점

이 경우, 우리는 내구성이 뛰어나고 안정적인 서비스를 제공할 수 있는 상당히 발전된 소재를 다루고 있습니다. 하지만 이 소재에는 상당한 단점도 있습니다.

여기에는 접합면을 청소하고 보강층을 제거해야 하는 작업이 포함됩니다. 이는 번거로운 작업이며, 수행 과정에서 오류가 발생할 경우 시스템의 안정성이 손상될 수 있습니다.

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금속-폴리머 파이프, 알루미늄으로 보강된 폴리프로필렌

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또 다른 단점은 이 소재가 강한 자외선에 취약하다는 점입니다. 햇빛에 장시간 노출되면 부서지기 쉬워집니다.

자외선 저항성을 향상시키기 위해 전체 중량의 최대 2%까지 카본 블랙을 첨가합니다. 그러나 노출된 장소의 배관에는 PP 파이프를 사용하지 않는 것이 더 안전합니다.

적용 범위

이러한 제품의 적용 가능성을 고려할 때는 제품의 원산지와 기본적인 특성을 고려해야 합니다.

해당 소재가 열가소성 수지라는 사실은 고온에서 사용할 수 없다는 것을 직접적으로 의미합니다. 따라서 하수 시스템과 같은 중력 흐름식 배관에는 보강재가 없는 압연 파이프 소재가 사용됩니다.

하지만 여기에서도 최대 난방 가능성을 고려해야 합니다. 최대 95도까지소비자들은 끓는 물을 부을 때 찬물과 섞어서 사용하면 과열을 방지할 수 있습니다.

두 번째 활용 분야는 환기 덕트입니다. 이 경우 환기 덕트는 항상 실내에 위치하고 햇빛과 고온으로부터 보호되므로 문제될 것이 없습니다.

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폴리프로필렌 파이프 PP-ALUX

보강재를 사용하면 기존 소재의 모든 단점이 해결됩니다. 유리섬유 보호층을 형성함으로써 소재의 유동성과 높은 열팽창률을 보완할 수 있습니다.

그 결과, 해당 제품은 변형 없이 최대 25기압의 압력을 견딜 수 있습니다. 이러한 성능은 섭씨 95도의 고온에서도 유지됩니다. 하지만 이는 제조업체의 안전 권장 사항이며, 실제로는 섭씨 135도까지 견딜 수 있습니다.

알루미늄 보강 파이프 제조업체들은 알루미늄 층의 내구성 있는 산소 차단막이 난방 또는 온수 공급 시스템의 금속 부품 부식을 방지한다고 주장합니다. 이론적으로는 맞는 말이지만, 이러한 시스템의 마모 증가에 대한 신뢰할 만한 통계 자료는 없습니다.

유리섬유와 알루미늄 보강재 비교

우리는 생산 공정부터 시작하여 이 문제를 자세히 살펴보고자 합니다.

두 경우 모두 동일한 프레스가 사용되며, 경우에 따라 이중 구성으로 사용할 수도 있습니다. 중요한 차이점은 보강층을 적용하는 방법에 있습니다.

알루미늄의 경우, 접착층을 적용해야 하는데, 이 접착층은 독성이 매우 강합니다. 또한, 알루미늄 철근을 사용할 경우 고정밀 레이저 용접 헤드가 필요합니다. 이로 인해 장비가 다소 복잡해지고, 알루미늄 보강 파이프의 생산 비용이 증가합니다.

두 유형의 성능 특성은 거의 동일합니다. 온수와 냉수 모두에 사용할 수 있습니다.

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난방 설비용 배관 선택

기본적으로 검토 중인 제품들은 동일한 재질로 만들어졌기 때문에 배관 시스템 설치 기술은 사실상 동일합니다. 유일한 사소한 차이점은 설치 시 납땜 전에 알루미늄 외피를 청소해야 한다는 점입니다.

결론적으로 말하자면, 우리는 사실상 동일한 특성과 용도를 가진 같은 재료를 다루고 있는 것입니다. 산소 차단 파이프의 장점에 대한 주장은 이론적인 근거에 불과합니다.

유리섬유로 보강된 파이프와 알루미늄으로 보강된 파이프 사이의 차이는 원칙적으로 미미하다는 것은 명백합니다.

표시 및 명칭

이 제품 샘플에 표시된 약어는 PPR-AL-PPR이며, 이는 재질의 구조를 완벽하게 설명합니다. 이 파이프는 여러 하위 유형으로 나뉩니다.

• 첫 번째 옵션은 내부에 천공 알루미늄이 있는 제품에 적용됩니다.
• 두 번째 옵션은 견고한 금속층으로 만들어져 산소 침투를 확실하게 차단합니다.
• 세 번째 유형은 5겹 파이프로, 외부와 내부에는 폴리프로필렌, 중간에는 알루미늄 층, 그리고 위아래로 두 겹의 열접착제가 있습니다.

일부 제조업체는 PPR이라는 명칭 대신 PEX라는 약어를 사용하는데, 원칙적으로는 같은 의미입니다.

모든 플라스틱 파이프는 외부 표면에 표시가 되어 있습니다. 알루미늄 강화 폴리프로필렌 파이프의 경우, 다음과 같은 정보가 포함됩니다.

1. 제조업체의 로고 또는 상표.
2. 파이프 종류 지정.
3. 공칭 작동 압력 값.
4. 파이프의 외경과 벽 두께를 나타내는 치수입니다.
5. 작동 조건 등급.
6. 최대 허용 작동 압력.
7. 기술 문서(GOST 또는 기술 사양) 준수 여부를 나타냅니다.

제조업체들을 살펴보겠습니다.

플라스틱 파이프는 전 세계적으로 생산된다고 해도 과언이 아닙니다. 다음은 세계 시장과 러시아 시장에서 널리 생산되는 주요 제품들입니다.

1. 체코 기업 FV Plast는 유럽 시장에 진출해 있습니다. 그리 오래전 일은 아닙니다. 겨우 15년 전이죠. 하지만 그 기간 동안 이 회사는 고품질 제품과 안정적인 납품으로 명성을 쌓아왔습니다. 현재 유럽에는 30개의 단골 고객사가 있습니다.

당사에서 생산하는 파이프는 순수 플라스틱 제품과 강화 제품을 포함한 모든 제품 유형에 걸쳐 20mm에서 115mm까지 다양한 크기를 제공합니다. 또한 러시아 시장에도 제품을 공급하고 있습니다.

2. 러시아 플라스틱 제조업체인 메탁(Metak LLC)은 16mm에서 100mm에 이르는 다양한 크기의 폴리프로필렌 파이프와 각종 부속품 생산을 전문으로 합니다. 총 250가지 종류의 제품을 생산하고 있습니다. 회사의 성공에 있어 중요한 역할을 하는 것은 끊임없이 기술을 향상시키고 신제품을 개발하는 엔지니어링 팀입니다. 높은 품질의 제품으로 시장에서 명성과 인정을 얻고 있습니다.
3. 파이프라인용 플라스틱 제품을 공급하는 가장 유명한 업체 중 하나 독일 헤센 주에 본사를 둔 바닝거(Banninger)는 고품질 제품 생산을 선도하는 기업입니다. 바닝거는 원자재 품질에 특히 중점을 두어 제품의 신뢰성과 내구성을 보장합니다. 특히, 첨단 제품 개발을 위한 연구소를 운영하며, 표준화된 제품 생산뿐 아니라 혁신적인 신제품 개발에도 앞장서고 있습니다.

이 회사의 제품군은 주택 건설 자재에 대한 모든 요구 사항을 충족합니다. 파이프라인 설치 장비 및 공구도 이곳에서 제조됩니다.

폴리프로필렌 설치의 특징

다른 플라스틱과 비교했을 때 폴리프로필렌은 중요한 특징 하나를 가지고 있는데, 바로 경도입니다. 이러한 이유로 설치 과정에서 파이프를 구부리는 것이 불가능합니다. 따라서 모든 배관 구성 요소는 확산 용접 이음매를 사용하여 연결됩니다.

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이 공정은 접합면을 약 1mm 깊이까지 녹인 후 압축하는 방식으로 진행됩니다. 이 과정을 통해 부품의 재료가 혼합되어 접합부에 일체형 구조가 형성됩니다. 경화는 1~2분 내에 완료되어 견고한 연결을 보장합니다. 수도관 조립은 작업대에서 이루어집니다.

각 부분은 매달린 상태에서 서로 연결되는데, 이는 그다지 편리하지 않고 보조자의 도움이 필요합니다.

알루미늄 강화 폴리프로필렌을 가공할 때는 금속이 확산에 의해 플라스틱에 접착되지 않으므로 부품 끝부분을 깨끗하게 세척하여 금속 외피를 제거해야 합니다. 이를 위해 특수 공구가 사용됩니다.

제대로 설치된 폴리프로필렌-알루미늄 급수관은 최대 50년까지 사용할 수 있습니다. 행운을 빕니다!