کاربرد مواد پلیمری در ساخت انواع لوله های پلاستیکی

انواع مختلفی از مواد پلاستیکی در سیستم های لوله کشی پلاستیکی استفاده می شود. این مواد دارای طیف گسترده ای از خواص هستند که سیستم های لوله را به انتخاب ایده آل برای هر چیزی از شبکه های آب تحت فشار گرفته تا سیستم های فاضلاب گرانشی و گرمایش داخلی تبدیل می کند. در این مقاله از سایت چاپم کن به بررسی همه چیز درباره کاربرد مواد پلیمری در ساخت انواع لوله های پلاستیکی می پردازیم. با ما همراه باشید.

با پیشرفت صنعت پتروشیمی، کاربرد مواد پلیمری در ساخت انواع لوله های پلاستیکی روز به روز بیشتر می شود به گونه ای که در بسیاری از مصارف لوله های پلاستیکی جای انواع مختلف لوله را گرفته است. تولید گسترده لوله های پلیمری و قابلیت نصب سریع و آسان آنها و همچنین دوام بالا و ارزان بودن آنها در مقایسه با لوله های دیگر، استفاده از لوله های پلاستیکی را در مصارف مختلف اجتناب ناپذیر کرده است.

امروزه لوله های پلیمری به افزایش سهم خود از بازار جهانی لوله همچنان ادامه می دهند. دلایل بسیاری برای این رشد چشمگیر وجود دارد که می توان به وزن سبک، قیمت پایین، مقاومت خوردگی بالا، عمر طولانی و پذیرش روز افزون بازارهایی که قبلا در اختیار لوله های سیمانی و فلزی بود اشاره کرد.

مزایای لوله های پلیمری شامل رفتار چغرمه و انعطاف پذیر، هدایت حرارتی پایین، مقاوم در برابر مواد شیمیایی، مقاوم در برابر خوردگی، غیر سمی بودن و حفظ سلامت آب های آشامیدنی، مقاومت در مقابل رشد میکرو اورگانیسم ها، کاهش آلودگی صوتی، وزن کم و حمل و جا به جایی آسان، هزینه تعمیر و نگهداری کم، سهولت نصب و صاف و صیقلی بودن سطوح داخلی است.

لوله پلیمری چیست؟

لوله پلیمری لوله هایی هستند که با کشف خصوصیات و مزایای آنها امروزه در صنعت و تاسیسات ساختمانی مورد استفاده قرار می گیرند. این لوله ها به دلیل موادی که در ساخت آنها به کار رفته است دارای خصوصیات فیزیکی و شیمیایی گسترده ای هستند که مورد توجه تولید کنندگان و مصرف کنندگان قرار گرفته است.

انواع لوله پلیمری

اولین پلیمری که به بازار آمد، نیترات سلولز نام داشت. بعد از آن، نایلون، پلی اتیلن، پلی پروپیلن، پلی بوتیلن و پلیمرهای کریستال مایع به ترتیب روانه بازار شد. از انواع رایج لوله‌های پلیمر می‌توان لوله‌های زیر را نام برد:

1. لوله پلی اتیلن (PE)
2. لوله پی وی سی یا پلی وینیل کلراید (PVC)
3. لوله پلی پروپیلن (PP)
4. لوله پلی بوتیلن (PB)

در ادامه به معرفی هر کدام از لوله‌ها می‌پردازیم:

• لوله پلاستیکی پلی اتیلن (PE)

لوله پلی اتیلن می‌تواند بهترین گزینه برای سیستم‌های انتقال سیالات در پروژه‌های مختلف صنعتی، نیروگاه‌ها، خطوط انتقال فاضلاب، سیستم‌های آبیاری تحت فشار قطره‌ای و بارانی، خطوط انتقال گاز، خطوط انتقال آب و شبکه‌های آبرسانی باشد. این لوله‌ها در مقایسه با لوله‌های بتنی یا سیمانی سبک تر بوده و سرعت تولید بالایی دارند. در مقایسه با لوله‌های فلزی نیز این لوله‌ها سبکتر، مقاوم در برابر خوردگی در مقابل سیالات مختلف از جمله اسید ها و مواد قلیایی هستند.

از این نوع لوله، چندین نوع لوله پلیمری پر مصرف ساخته می‌شود. یکی از انواع آن، لوله پلی اتیلن مشبک است که با نماد اختصاری (PEX) شناخته می‌شود. به علت مقاومت بالایی که در برابر حرارت و تحمل فشار دارد و نسبت به ضربه مقاوم است، از آن در سیستم‌های گرمایشی کف استفاده می‌شود.

• لوله پلاستیکی پلی پروپیلن (PP)

پلی پروپیلن یکی از پر مصرف ترین مواد پلیمری برای ساخت لوله در جهان است و هر ساله به میزان مصرف آن افزوده می‌شود. لوله و اتصالات پلی پروپیلن با توجه به ساختار ملکولی ویژه ای که دارد این قابلیت را دارا می‌باشد که در برابر بسیاری از مواد شیمیایی (اسیدها، باز ها، حلال های شیمیایی و… )، حرارت، فشار و ضربه مقاومت خوبی از خود نشان دهد، به همین جهت به سرعت جایگزین لوله‌های فلزی شدند. لوله و اتصالات پلی پروپیلن به دلیل کاربردهای فراوان و قیمت مناسب، یکی از پرمصرفترین پلاستیک‌ها در جهان است. خواص فیزیکی و مکانیکی بسیار خوب این ماده، آن را برای تولید لوله و اتصالات انتقال آب سرد و گرم مناسب می‌سازد.

کاربرد این نوع لوله، شبیه به لوله پی وی سی است منتها مقاوم‌ تر و کاربردی‌ تر بوده و حداقل تا 50 سال عمر می‌کنند. اتصالات متنوعی که از این نوع در بازار است، آن را تبدیل به یکی از محبوب‌ترین لوله‌ها در بازار جهانی کرده است. از انواع آن می‌توان به هموپلیمر، کوپلیمر ضربه‌ای و کوپلیمر اندام اشاره کرد.

• لوله پلاستیکی پی وی سی (PVC)

در بسیاری از صنایع به ویژه تاسیسات شهری و ساختمانی، از پی وی سی به جای فلز استفاده می‌شود زیرا مواد پی وی سی بسیار ساده تر از آهن برش داده شده و بسیار راحت تر به یکدیگر متصل می‌شوند. بیشترین کاربرد PVC تولید لوله و اتصالات است. تقریباً نیمی از تمام پلاستیک‌های PVC در تولید لوله‌ها با کاربری‌های مختلف مورد استفاده قرار می‌گیرد.

لوله‌های پی وی سی، که همچنین به اسم لوله‌های پلیکا نامیده می‌شوند، به دلیل خواصی نظیر مقاومت در برابر خوردگی، مقاومت شیمیایی، نسبت استحکام به وزن بالا و وزن سبک، نصب آسان، مقاومت در برابر سایش و فرسودگی، استحکام ضربه، ضریب اصطکاک پایین، هدایت حرارتی و الکتریکی پایین، مقاومت شعله و… در بسیاری از کاربردها بکار گرفته می‌شوند.

اکثر این لوله‌ها به رنگ خاکستری یا سفید هستند. بر خلاف دیگر لوله‌های پلیمری، این نوع قابل اشتعال هستند و در دمای زیر صفر می‌شکنند. البته اشتعال فقط در قسمتی که دچار اشتعال شده باقی می‌ماند و از بین می‌رود و به دیگر قسمت‌های لوله منتقل نمی‌کند. کیفیت این لوله‌ها تحت تاثیر نور شدید خورشید یا اشعه ماورای بنفش بوده و آسیب پذیرند. به همین خاطر در لوله‌های آب گرم استفاده نمی‎شود. این لوله به دو دسته UPVC و CPVC تقسیم می‌شوند. در لوله‌های سی پی وی سی کلر بیشتری به کار رفته است و مقاومت بیشتری دارند.

• لوله پلاستیکی پلی بوتیلن (PB)

این نوع لوله جایگزین لوله کشی مسی است و اغلب به رنگ خاکستری است و جدار داخلی آن صاف است که از رسوب آب جلوگیری می‌کند. حداکثر قطر این لوله‌ها یک میلی‌متر است. همانند لوله‌های پی وی سی در انتقال آب گرم از آن استفاده نمی‌شود و فقط برای حمل آب سرد مورد استفاده قرار می‌گیرد.

• لوله پلاستیکی اکریلونیتریل بوتادین استایرن (ABS)

لوله ABS یکی از انواع لوله پلیمری است. ABS  مخفف کلمه اکریلونیتریل بوتادین استایرن هست و فوق العاده شفاف و مستحکم هستند. از مزیت‌های لوله‌های ای بی اس مقاومت آنها در برابر خوردگی است و به شدت مقاوم هستند. همچنین این لوله ها در مقابل دماهای بالا مقاومت خوبی از خود نشان می‌دهند و می‌توانند فشار زیادی را نیز متحمل شوند. لوله ABS به علت هزینه‌های بالای تولید همانند لوله‌های پلی اتیلن و یا پلیکا محبوبیت ندارند و برای مصارف خاصی به کار برده می‌شوند. لوله‌های ABS از لحاظ انعطاف‌پذیری و مقاومت در برابر حرارت شدید نسبت به لوله پی وی سی ارجحیت دارند.

• لوله پلاستیکی ۵ لایه

لوله های ۵ لایه لوله‌هایی هستند که از ترکیب لایه‌های مختلف فلز و پلیمر ساخته می‌شوند و به لوله‌های ۵ لایه معروف هستند. کیفیت لوله‌ی ۵ لایه به نوع پلیمر مورد استفاده در آن و همچنین نوع چسب بین لایه‌های آن بستگی دارد. به کارگیری لایه آلومینیومی در ساختار لوله‌های ۵ لایه، استحکام آنها را به شدت افزایش داده است. برای اتصال لایه آلومینیومی از فناوری‌های پیشرفته جوشکاری استفاده می‌شود. لایه‌های پلیمری نیز باعث کاهش وزن لوله و سهولت نصب و نگه داری می‌شود.

مزایای لوله های پلیمری

پلیمرها جایگزین مناسبی برای لوله های فلزی هستند که دچار خوردگی یا زنگ زدگی می شوند. این لوله ها سبک و ارزان و نصب آنها آسان است. البته علاوه بر مقاومت بالا در برابر خوردگی و ضربه ، می توان از موارد زیر به عنوان مزایای لوله های پلیمری نام برد:

• افت فشار کمتر
• انعطاف پذیری بالا
• نارسانای الکتریسیته
• خواص بهداشتی مانند مقاومت در برابر حملات میکروبیولوژی و رسوب‌پذیری ناچیز

لوله های پلیمری علی رغم مزایای فراوان ، مقاومت زیادی در برابر دما و فشار ندارند و قابل اشتعال هستند ، که البته به دلیل مزایای فراوان ، همچنان در بین لوله های محبوب در بین تولید کنندگان هستند. برای غلبه بر این محدودیت ، بعضی از لوله ها از ترکیبی از پلیمر و فلز استفاده کردند که خصوصیات فیزیکی ، شیمیایی و مکانیکی لوله را بر اساس نوع استفاده از آن تعیین می کند.

به طور کلی ، ساختار یک پلیمر از مولکول های آلی به نام مونومر تشکیل شده است و طول متوسط ​​آن به درجه پلیمریزاسیون یا تعداد واحدهای تکرار کننده موجود در زنجیره پلیمر بستگی دارد. فرآیند پلیمریزاسیون فرآیندی است که طی آن یک یا چند مونومر به پلیمر تبدیل می شوند. پلیمریزاسیون به دو شکل اصلی افزایشی یا مرحله ای انجام می شود. در نوع افزودنی ، تعدادی مونومر یا واحد تکراری برای تشکیل مولکول پلیمر تشکیل می شود. در نوع مرحله ، تعدادی از مونومرها با هم واکنش می دهند و پلیمرهای خطی تشکیل می دهند.

کاربرد لوله پلیمری

رایج‌ ترین کاربرد این لوله‌ها که احتمالا در زمین‌های کشاورزی و باغبانی به چشم‌تان خورده باشد، در سیستم‌های آبیاری و آبرسانی است. همچنین در سیستم‌های تخلیه فاضلاب، توزیع آب در باغبانی، کارخانجات، دامداری، پساب صنعتی و شیمیایی، صنعتی فرآوری مواد غذایی و... از لوله های پلیمری استفاده می‌شود. امروزه این لوله‌های پلیمری جایگزین لوله‌های گالوانیزه در تاسیسات آب و گرم و سرد شده است.

انواع اتصالات پلیمری از نظر کاربرد در لوله‌کشی

اتصالات پلیمری از نظر کاربرد در سیستم لوله‌کشی انواع مختلفی دارند، مانند اتصالات زانو، سه‌راهی، بوشینگ، کوپلینگ، تبدیل، مغزی، فلنچ، درپوش و ... که همگی برای اتصال لوله‌ها در موقعیت‌های مختلف کاربرد دارند. در ادامه به توضیح مختصری درباره انواع اتصالات لوله می‌پردازیم.

• بوشینگ(bushing): از بوشینگ برای اتصال دو لوله غیر هم سایز استفاده می‌شود.
• کوپلینگ(coupling): برای اتصال دو لوله‌ی هم سایز کاربرد دارد که آب‌بندی مناسبی هم ایجاد می‌کند.
• سه‌راهی و چهار راهی: این دسته از اتصالات برای ایجاد انشعاب در مسیر لوله‌کشی استفاده می‌شوند.
• مغزی: بعد از زانو، اتصال مغزی پرکاربردترین اتصالات لوله‌ای است که برای لوله‌ها با سایز یکسان کاربرد دارد.
• درپوش: این اتصال همان‌طور که از نامش پیداست، برای مسدود کردن یا در اصطلاح کور کردن لوله به کار می‌رود.
• اتصال فلنج(Flanges): فلنج‌ها انواع مختلفی دارند که معمولا برای اتصال خطوط لوله به تاسیسات استفاده می‌شوند.
• زانو(elbow): یکی از اتصالات با کاربرد فراوان، اتصال زانو است که در دو نوع 90 درجه و 45 درجه استفاده می‌شود.
• اولت(olet): اگر اتصال با اندازه مناسب را برای لوله‌ها یا کاربردی که مورد نظر است پیدا نشد، می‌توان از اتصالات اولت استفاده کرد. اولت برای لوله ورودی و خروجی با اندازه‌های متفاوت کاربرد دارد.
• تبدیلی یا کاهنده: این نوع اتصالات پلیمری معمولا بعنوان کاهش‌دهنده سطح مقطع لوله‌های اصلی و انشعابات آن استفاده می‌شوند. در واقع دو لوله با قطرهای متفاوت از طریق این رابط، به هم متصل می‌شوند.

جمع بندی 

تولید گسترده لوله‌های پلیمری و قابلیت نصب سریع و آسان آنها و همچنین دوام بالا و ارزان بودن آنها در مقایسه با لوله‌های دیگر، استفاده از لوله‌های پلاستیکی را در مصارف مختلف اجتناب ناپذیر کرده است. در این مقاله به معرفی انواع لوله‌های پلاستیکی که از مواد پلیمری مختلف ساخته می‌شوند و در مصارف مختلف بکارگیری می‌شوند، پرداختیم.

در این بین، به متداول ترین لوله‌های پلاستیکی یعنی لوله‌های پلی اتیلنی، لوله‌های پی وی سی، لوله‌های پلی پروپیلن، لوله‌های ABS و لوله‌های پنج لایه پرداختیم. امیدواریم این مقاله برای شما مفید بوده باشد. از همراهی شما ممنونیم.