نویسنده: مدیر سایت

به گفته کارشناسان؛ جدای از کمبود اعتبار، استفاده از روش سنتی در فرآیند حفر کانال و لوله‌گذاری نیز از دیگر دلایل کندی اجرای این طرح در کشور است که علاوه بر زمانبر بودن، هزینه بسیار زیادی را به مجری تحمیل می‌کند.

این روش سنتی و قدیمی همچنین پیامدهای دیگری از جمله تخریب زمین در کوچه و خیابان‌ها، تخریب آسفالت، نشست زمین و ایجاد چاله، هزینه سربار مرمت آسفالت، دپوی خاک مازاد به علت حفاری دستی در معابر عمومی، ایجاد ترافیک و تداخل در تردد و خطرات احتمالی برای شهروندان را به دنبال دارد.

در این شرایط شهرام قمری به عنوان یک نوآور در عرصه زیرساخت آبفای کشور مدعی است که با اختراع دستگاهی هوشمند و مکانیزه تمام هیدرولیک انشعاب زن فاضلاب خانگی می‌تواند موانع و مشکلات اجرای ناقص این طرح را از میان بردارد.

اختراع وی کوچکترین دستگاه مکانیزه لوله گذاری و انشعاب بدون حفاری جهت توسعه شبکه خط انتقال آب و فاضلاب است، که بر اساس کوچکترین قطر لوله‌ها از 63 الی 250 میلیمتر می‌تواند بدون حفاری با سرعت بالا و بدون تخریب معابر، در هر روز 200 متر طول لوله گذاری انجام دهد.

مخترع این دستگاه می‌گوید: از آنجایی که با روش‌های سنتی و دستی تاکنون روند کار بسیار کند پیش رفته است بنظر می‌رسد توسعه و گسترش شبکه فاضلاب را باید در جای دیگر جستجو کرد.

وی ادامه داد: این مشکل سالیان سال بر دوش شرکت آبفای شهری و روستایی سنگینی می‌کند بطوریکه این شرکت تاکنون هزینه‌های گزاف و سرسام آوری را متحمل شده است.

شهرام قمری گفت: با نگاهی به حجم لوله گذاری و کارنامه مصرف آب مشترکین، میزان آب مصرفی و حجم لوله گذاری و همچنین آمار ارایه شده در سایت آبفا مشخص می‌شود که روند رشد طرح در کشور بسیار نا امید کننده است زیرا ما بجای استقبال از فن آوری‌های جدید همچنان بر استفاده سنتی و کم بازده اصرار داریم به طوریکه مقاومت مشکوک برخی کارفرمایان در مقابل استفاده از این دستگاه که در نهایت باعث افزایش بهره‌وری و راندمان می‌شود، جای سوال و شگفتی دارد!

این مخترع درباره جزییات این تکنولوژی افزود: از دیگر مزایای کار با این دستگاه، توسعه شبکه با حفط زیر ساخت‌ها و اشتغال‌زایی در تمامی زمینه‌های وابسته به فاضلاب خواهد بود که صرفه جویی بسیار فنی و توجیه اقتصادی پرسودی را به همراه خواهد داشت و به طور حتم اجرای آن انقلابی در کاهش هزینه‌ها و سرعت لوله گذاری بدون حفاری خواهد بود.

قمری تصریح کرد: در مراحل پیاده‌سازی هر اختراع و پیشرفت، گاهی افرادی وجود دارند که به طور سلیقه‌ای یا شخصی مانع از تغییر و تحول در روش یا سیستم نو هستند اما بنده با وجود تمامی این موانع، برای خدمت به منافع ملی کشورم، طراحی این پروژه را انجام و به پایان رسانده‌ام بطوریکه پایلوت آزمایش کار نیز نتیجه مثبت داشته و ماحصل این اندیشه، ثبت اختراع بوده است که از تمامی ارگان‌های دولتی و تحقیقاتی و کارگروه‌ها تاییدیه دریافت کرده است. وی گفت: این دستگاه در جشنواره‌های مختلف حضور داشته و مدیر عامل محترم آبفای کشور دستور اجرایی شدن این طرح را به آبفای استان تهران و مرکز پژوهش و تحقیقات ابلاغ کرده اما متاسفانه تاکنون هیچگونه حمایت و مساعدتی در خصوص این پروژه تحقیقاتی و عقد قرارداد صورت نگرفته است .

وی بیان داشت: همچنین مسافرت‌های متوالی به آبفای استان البرز برای معرفی پروژه تحقیقاتی صورت گرفته و جلسات متعددی برای اجرایی شدن با مسئولان این استان برگزار شد، که در نهایت با استقبال و خرسندی مسئولان ذیربط برای حل مشکل نصب انشعابات و حفاری، قول مساعدت حمایت مالی از سوی اعضاء کمیته به اینجانب داده شد، اما تاکنون هیچ یک از وعده‌های داده شده عملی نشده و پروژه به حال خود رها شده و بنده بلاتکلیف مانده‌ام همچنین در حال حاضر هیچ کس جوابگوی خسارت اقدامات انجام شده نیست. به اعتقاد وی با توجه به حمایت در تمامی سطوح آبفای کشوری و فنی از این طرح و تاکید بر ضرورت استفاده از چنین دستگاهی که برطرف کننده چالش شرکت آب وفاضلاب کل کشور است، تاکنون هیچ اقدامی جهت ساخت و اجرایی آن صورت نگرفته است.

وی درباره نقش آفرینی این اختراع در بازسازی خسارات وارده در سیل اخیر افزود: با توجه به شرایط بحرانی ناشی از سیل در بعضی از مناطق کشور که موجب از بین رفتن برخی از زیرساخت‌های استان‌ها اعم از لرستان، خوزستان، گلستان شیراز، ایلام و کرمانشاه شده؛ می‌توان با اعمال تغییرات مختصر در این دستگاه از آن برای برخی از انشعابات و لوله گذاری آب و فاضلاب بهره گرفت. در واقع می‌توان با این دستگاه بدون حفاری معابر، سرعت کار لوله کشی را بالا برد تا به مردم سیل زده استان‌ها نیز کمک شود. بنده در این خصوص اعلام آمادگی می‌کنم و حاضرم تا به صورت پایلوت این دستگاه در یکی از شهرهای سیل زده تست شود تا در صورت بازخورد رضایت بخش، در سایر مناطق نیز مورد استفاده قرار گیرد.

منبع:تابناک

در سیلاب اخیر سیستان شرکت آب و فاضلاب استان برای کاهش برخی از مشکلات مردم منطقه اقداماتی را انجام داد.

رئیس شرکت آب و فاضلاب روستایی استان در این رابطه افزود: توزیع آب بسته بندی و کمک‌های مردمی شامل ( پتو، برنج، روغن ، اسباب بازی و …) در بین سیل‌زدگان روستاهای هیرمند توسط شرکت آب و فاضلاب روستایی استان با همکاری سازمان بسیج کارمندان سپاه سلمان استان انجام شد.

ریگی در ادامه بیان کرد: طی مدت سیلی که در منطقه بود پیشگیری و تمهیدات لازم جهت مقابله با خسارات احتمالی و ورود سیلاب به سیستان ضمن آماده باش کلیه اکیپ‌ها جهت مدیریت واحد سیلاب تعداد ۱۵ دستگاه خودرو سنگین (شامل جرثقیل، بیل مکانیکی، کمپرسی و…) و هفت دستگاه پمپ کف‌کش و لجن‌کش از استان در اختیار مدیریت بحران شهرستان قرار گرفت.

وی همچنین بیان کرد: تامین آب اردوگاه نیاتک محل اسکان سیل‌زدگان نیز طی این مدت در دستور کار قرار گرفت.

منبع:ایسنا

حمیدرضا کشفی معاون راهبری و نظارت بهره‌برداری شرکت مهندسی آب و فاضلاب کشور در جمع خبرنگاران اظهار داشت: 8 میلیون نفر از جمعیت ایران تحت تأثیر سیلاب قرار گرفته‌اند که از این رقم 1.6 میلیون نفر روستایی و بقیه از شهرها هستند.

وی افزود: 3788 روستا و 120 شهر تحت تأثیر سیلاب قرار گرفتند که با وجود تلاش‌های شبانه روزی، اکنون هیچ شهری فاقد آب شرب پایدار نیست به جز 30 درصد از شهر پلدختر که برقراری آب شرب آن تحت تأثیر مسائل بهداشتی و فنی است و تا رفع این مسائل، آب شرب وصل نمی شود.

معاون راهبری و نظارت بهره‌برداری شرکت مهندسی آب و فاضلاب کشور تصریح کرد: در بخش روستایی از مجموع 3788 روستا، 3680 روستا آبدار شده اند و اکنون در 108 روستا، آب شرب قطع است.

وی ادامه داد: تاکنون تعداد 500 هزار آب بسته بندی شده در بین مناطق سیل زده توزیع شده و بیش از 100 اکیپ امدادی از شرکت‌های مختلف آب و فاضلاب کشور، به مناطق سیل‌زده اعزام شده‌اند.

کشفی در خصوص میزان خسارات سیل به زیرساخت‌های تأسیسات آب و فاضلاب کشور اذعان داشت: برآورد خسارت‌های صورت گرفته نشان می دهد که تاکنون 1200 میلیارد تومان خسارت به تأسیسات آب و فاضلاب کشور وارد شده که اگر این میزان خسارت، تأمین مالی شود، می توانیم در کمتر از یک‌سال تأسیسات آسیب دیده را بازسازی کنیم.

معاون راهبری و نظارت بهره‌برداری شرکت مهندسی آب و فاضلاب کشور با بیان اینکه "بحث کیفیت اب شرب خط قرمز مجموعه شرکت اب و فاضلاب کشور است"، گفت: با استقرار تیم‌هیا متخصص آزمایشگاهی و استفاده و استقرار ازمایشگاههای ثابت و سیار در مناطق سیل‌زده، کیفیت آب شرب به طور مستمر در حال رصد است.

منبع:قطره

علی احمدی، همایون حسین خانعلی، مینا فراحی شاندیز

پژوهشگاه صنعت نفت – پژوهشکده پلیمر

منتشر شده در نشریه علوم و تکنولوژی پلیمر مقاله 6، دوره 7، شماره 1، فروردین و اردیبهشت 1373

از اینکه مدت زمان کمی از ورود پلی اتیلنهای خطی سبک، LLDP، به بازارهای دنیا می گذرد، ولی موارد مصرف گوناگون و بسیار متنوع این مواد، که مهمترین آنها تولید فیلم از طریق دستگاه اکسترودر فیلم دمشی است، توجه بسیاری از تولیدکنندگان را به خود اختصاص داده است. در حدود 70 % از پلی اتیلن خطی در صنعت فیلم و بقیه در صنایع ساخت لوله، سیم و کابل به مصرف می رسد. LLDPE با داشتن شاخه های زنجیری کوتاه و عدم وجود شاخه های زنجیری بلند از گرانروی برشی بالا و گرانروی کششی پایینی برخوردار است. به همین دلیل فرایند پذیری آن خوب نیست و ایجاد اشکال می کند فیلمهای LLDPE را می توان با استفاده از دستگاه اکسترودر فیلم دمشی مربوط به خط تولید پلی اتیلن سبک، LDPE، تهیه کرد، ولی اگر منظور تولید محصولاتی با کیفیت مطلوب و در سرعتهای بالا در مقیاس تجارتی باشد، باید بر اساس رئولوژی و نحوه جریان پذیری LLDPE فرایند مورد استفاده برای تولید فیلم LDPE را اصلاح کرد. با تغییرات روی پیچ، حدیده و حلقه هوای خنک کننده دستگاه اکسترودر فیلم دمشی مخوص LDPE می توان فیلمی از نوع LLDPE را به راحتی و با کیفیتی مطلوب تولید کرد.
در این مقاله تغییرات انجام شده در دستگاه اکسترودر فیلم دمشی مخصوص LDPE برای فراورش LLDPE و خواص فیلمهای تهیه شده از دو نوع پلی اتیلن سبک و پلی اتیلن خطی سبک در دستگاه اکسترودر اصلاح شده مقایسه و مورد بحث قرار می گیرند.

این مقاله به صورت خلاصه در سایت قرار گرفته است و برای دریافت آن به صورت کامل شامل فرمول‌ها و نتایج به سایت سیویلیکا و نشریه علوم و تکنولوژی پلیمر مقاله 6، دوره 7، شماره 1، فروردین و اردیبهشت 1373 مراجعه نماید

مقدمه
پلی اتیلنهای خطی سبک (LLDPE) صنعت پلی اتیلن را دچار تغییرات زیادی کرده است. در واقع این نوع پلی اتیلن از نظر خواص با بقیه پلی اتیلن ها قابل رقابت است و هزینه تولید آن حدود دو سوم هزینه تولید پلی اتیلن سبک (LDPE) است. LLDPE مزایای مهمی نسبت به LDPE دارد که در پلیمر شدن پلی اتیلن فشار بالا تولید می شود. پلی اتیلن سبک در فشار Psi50000 و دمای ℃300 وسط رادیکال آزاد پلیمر می شود و دارای زنجیره هایی با شاخه های بلند است. در حالی که LLDPE در فشار Psi 500 و دمای 1℃00 توسط کاتالیزور زیگلر، فیلیپس یا کاتالیزورهای نوع فلزات واسطه ساخته می شود. ولی هیچ شاخه بلندی در ساختار آن دیده نمی شود. این پلیمر می تواند شامل زنجیره های کوتاه باشد . 
از نقطه نظر ساختار شیمیایی LLDPE از کوپلیمر شدن اتیلن با α اولفینهای شامل 4 تا 10 اتم کربن تشکیل می شود که مقدار کومونومر α اولفینها در LLDPE حدود 5 تا 10 % می باشد. بیشترین کومونومرهای مصرفی در صنعت عبارت اند از: پروپن، 1- بوتن، 4 متیل 10 پنتن، 1- هگزن و 1- اکتن. 
این اولفینها به صورت شاخه های کوتاه  به زنجیرپلی اتیلن متصل می شوند که هر یک می توانند خواص متفاوتی را باعث شوند. از سوی دیگر، نوع فرایند پلیمرشدن، طول زنجیر و همچنین میزان اولفین مصرفی در ساختار پلیمر روی خواص آن مؤثر است. 
گروه های مشتق از α اولفینهای با تعداد کربن بیشتر در درشت مولکول پلی اتیلن باعث شاخه دار شدن زنجیره می شود.LLDPE به وسیله تفاوت شاخه ها و شکل ساختار از HDPE (پلی اتیلن سنگین) و LDPE تمیز داده می شود. تعداد شاخه های جانبی در HDPE بسیار کمتر از LLDPE است، در حالی که در LDPE این شاخه های جانبی بسیار بیشتر از LLDPE می باشد و نیز در LDPE طول شاخه های جانبی به طور قابل ملاحظه ای بیشتر از شاخه های جانبی LLDPE است. تخمین زده می شود که LDPE شامل 5/0 تا 5 شاخه جانبی بلند و 10 تا 20 شاخه جانبی کوتاه به ازای هر 1000 اتم کربن باشد . زنجیر بلند (دارای بیش از چهار اتم کربن) ممکن است به عنوان شاخه نیز باشد. 
افزایش جرم مولکولی کومونومر خصوصیات فیزیکی LLDPE را بهبود می بخشد، به عنوان مثال LLDPE از نظر خواصی نظیر: مقاومت در برابر فرسایش، استحکام کششی، نقطه شکنندگی در دماهای پایین و مقاومت در برابر سوراخ شدن بر LDPE برتری دارد. 

مقایسه پلی اتیلن خطی سبک و پلی اتیلن سبک
خصوصیات ساختاری 

مطالعات انجام شده نشان می دهد که خواص فیزیکی، مکانیکی و رئولوژیکی LLDPE ناشی از ماهیت شیمیایی و ترمودینامیکی آن است. پارامترهایی چون پایداری گرمایی و نوری، مقاومت در برابر محیطهای اصلی حلال و آب متأثر از ماهیت شیمیایی و ساختاری LLDPE است و خواصی چون بلورینگی، نقطه ذوب و دمای انتقال شیشه ای از ویژگیهای ترمودینامیکی LLDPE تأثیر می پذیرد. ماهیت شیمیایی، ساختاری و ترمودینامیکی LLDPE به طور غیرمستقیم روی خواص فیزیکی و مکانیکی پلیمر نیز تأثیر می گذارد. در فرایندهای ساخت کارخانه ای به دلیل سرعت بالا، پدیده بلورینگی به طور کامل انجام نمی گیرد و شکل شناسی پلیمر دستخوش تغییر می شود. این تغییر به نوبه خود منجر به تغییراتی در خواص فیزیکی و مکانیکی LLDPE می شود.
پلی اتیلن نیز دارای نواحی بی شکل و بلوری است. عدم وجود شاخه های زنجیری بلند در LLDPE باعث می شود که نسبت به LDPE بلورهای بزرگتر و بدون نقص در ساختار مولکولی تشکیل شود، در نتیجه خصوصیات متفاوتی، از جمله چگالی , بلورینگی و نقطه ذوب نسبت به LDPE پیدا می کند. 

خصوصیات مکانیکی

خصوصیات فیزیکی – مکانیکی یک پلیمر بستگی به خطی بودن، درجه تبلور جرم مولکولی آن دارد. آنجا که LLDPE نسبت به  LDPE خطی تر بوده و ساختار مولکولی آن دارای نواحی بلوری بیشتری است و همچنین توزیع جرم مولکولی باریکتری نسبت به LDPE دارد، خصوصیات بهتری را نسبت به پلیمر اخیر نشان می دهد. 

LLDPE در حالت فیلم دارای استحکام کششی بالاتر، ازدیاد طول یا پارگی بیشتر، مقاومت در برابر پارگی و سوراخ شدن بالاتر نسبت به LDPE است. همچنین خصوصیاتی نظیر مقاومت در برابر ضربه، مقاومت در برابر ترک خوردن در محیط، مدول بالا و چقرمگی از ویژگی های LLDPE است. خصوصیات نوری LLDPE ضعیف بوده و پایداری گرمایی آن نیز نسبت به LDPE پایینتر است.
خصوصیات برتر LLDPE در حالت فیلم نسبت به LDPE باعث موفقیت روزافزون این پلیمر در بازارهای جهانی شده است. به دلیل این خصوصیات برتر می توان از LLDPE فیلمی با ضخامتی یکسان با فیلمی از جنس LDPE، ولی دارای خصوصیات بهتر نسبت به آن تهیه کرد یا فیلمی با ضخامت نازکتر نسبت به LDPE، ولی با خصوصیات یکسان با آن ساخت. تجربه نشان می دهد که می توان با وزن یکسان به میزان 20 تا 25 % فیلم LLDPE را در خصوصیات یکسان نسبت به LDPE ذخیره کرد.
سایر خصوصیات LLDPE عبارت از جمع شدگی کم، مقاومت بالا در برابر تنشهای خوردگی، انتقال نور کمتر، نفوذپذیری کمتر نسبت به بخار و گاز در مقایسه با LDPE است. به طور خلاصه مزایا و معایب LLDPE در مقایسه با LDPE به ترتیب زیر است: 

الف – استحکام کششی و درصد ازدیاد طول تا پارگی بیشتر. 
ب – مقاومت در برابر سوراخ شدن. 
ج – قابلیت انبساط مذاب بیشتر. 
د – نقطه ذوب بالاتر. 
هـ – مقاومت بیشتر در برابر تنش خوردگی. 
و – نفوذپذیری پایینتر نسبت به بخار و گاز. 
ز – قابلیت جوش خودرگی گرمایی بالاتر. 

معایب LLDPE نسبت به LDPE :

الف – گرانروی بالاتر در حالت مذاب. 
ب – محدوده پلاستیکی کوچکتر. 
ج – ضریب نفوذپذیری نوری کمتر.

خصوصیات رئولوژیکی 
یکی از خواص مهم در فراورش پلی اتیلن، تغییر گرانروی آن نسبت به تغییر سرعت برشی است.  گرانروی LLDPE در سرعتهای برشی کم پایینتر از گرانروی LDPE است، ولی در سرعت های برشی بالا که مناسب اکستروژن است گرانروی بیشتری نشان می دهد. همین عامل باعث افزایش دمای ماده مذاب در انتهای اکسترودر و بالارفتن توان مصرفی اکسترودر در فراورش LLDPE می شود.
در شرایط اکستروژن به علت نیروهای برشی چند جهته، مولکولهای LLDPE نمی توانند روی هم بلغزند و به همین دلیل گشتاور، فشار و دمای ذوب پلیمر بالا می رود، ولی LLDPE نسبت به LDPE بهتر پمپ می شود و این به دلیل کاهش سریعتر گرانروی آن در برابر افزایش سرعت برشی است. 
در حالی که LLDPE مذاب در اثر اعمال برش سخت می شود، ولی در برابر کشش تک جهته مانند اکسترودر فیلم دمشی لزوماً نرم خواهد بود. فقدان شاخه های زنجیری بلند امکان لغزیدن زنجیرها را بر روی یکدیگر می دهد، در نتیجه زمان ذوب کوتاه و در مقابل تغییر شکل کمتر سخت می شود که تولید فیلمهای هر چه نازکتر LLDPE را ممکن می کند. به طوری که نسبت کششی (نسبت شکاف حدیده به ضخامت فیلم) برای فیلم LLDPE برابر 100 و برای LDPE مساوی 40 می باشد.
تفاوت خواص رئولوژیکی LLDPE با LDPE مشکلاتی در فراورش LLDPE در اکسترودر فیلم دمشی LDPE ایجاد می کند. گرانروی برشی بالاتر LLDPE و گرانروی کششی کم آن نسبت به LDPE باعث می شود تا فشار سیستم بالا رود و در نتیجه شکست مذاب (melt fracture) پددی آید یا سطح فیلم خط دار (shark skin) شود. برای رفع این اشکالات روشهای زیر را می توان به کار برد: 

1- استفاده از مخلوط LLDPE و LDPE در درصدهای متفاوت.
2- استفاده از فلوئوروالاستومرها در فراورش LLDPE که به عنوان کمک فراورش (processing aid) عمل می کند.
3- تغییرات در اجزای دستگاه اکسترودر مانند پیچ، حدیده و حلقه هوای خنک کننده. 

تغیر در طراحی پیچ، حدیده و حلقه هوای خنک کننده در دستگاه اکسترودر 
تغییر در طراحی پیچ برای به دست آوردن میزان بازدهی بهینه، تغییر طراحی حدیده برای حذف شکست مذاب در خروجی از آن و همچنین برای از بین بردن خط دار شدن فیلم و سرد کردن حباب برای بهبود سرعت اکستروژن در حدیده، از مواردی است که برای تولید فیلم LLDPE به صورت خالص، با میزان تولید بالا و حداقل هزینه توصیه می شود. 
تغییرات در پیچ :
یچها می توانند برای بهینه کردن تعدادی از پارامترهای فرایند طراحی شوند، ولی فقط دو عامل دما و گشتاور مهم می باشند. فراورش LLDPE با پیچ مخصوص LDPE به دلیل بالا بودن گرانروی برشی آن، گشتاور و دمای مذاب بالاتری را باعث می شود تا میزان مواد خروجی قابل مقایسه با فرایند LDPE تولید کند. هنگامی که فرایند برای هر دو نوع پلیمر با سرعت یکسانی انجام شود، افزایش گشتاور باعث افزایش نیروی برشی و بالا رفتن دما می شود و این حالت به ویژه در فراورش پرفشار ممکن است باعث تخریب پلیمر گردد. به همین دلیل پیچ هایی طراحی می شوند که مقدار دبی خروجی توسط آن قابل مقایسه با LDPE باشد و گشتاور نیز کاهش یابد. کوتاه کردن پیچ به علت قابلیت پمپ شدن بالای LLDPE گشتاور کمی را در یک مقدار مساوی از دبی خروجی ایجاد می کند و این باعث کنترل آسان دمای مذاب می شود. کوتاه کردن پیچ، به دلیل آنکه LLDPE سریعتر ذوب می شود و ممکن است در داخل اکسترودر تخریب شود، نیز می تواند مفید باشد. کوتاه کردن و عمیق تر کردن ناحیه تنظیم (metering) مذاب نیز بالا رفتن دما و توان مورد نیاز برای انتقال مذاب به طرف جلو را به حداقل می رساند. عمیق تر کردن این قسمت مقدار خروجی پیچ را کنترل می کند . با کوتاه کردن طول پیچ فضای بین پیچ و حدیده را یا خالی می گذارند یا با قطعه ای ماریپیچ با طراحی خاص آن را پر می کنند. علاوه بر آن می توان یک قسمت اختلاط در انتهای پیچ در نظر گرفت تا علاوه بر همگن کردن مواد مذاب بتواند دانه های ذوب نشده پلی اتیلن را به طور کامل ذوب کند. 
برای انجام آزمایشهای فراورش LLDPE به وسیله دستگاه تولید فیلم مخصوص LDPE، پیچی طراحی و تهیه نشد. ولی، با موجود بودن پیچی مشابه پیچ  LDPE آزمایش هایی با حدیده شماره 4 انجام گرفت. قسمت انتقال این پیچ انتخابی کوتاهتر است که یکی از مشخصات پیشنهاد شده برای پیچ مخصوص LLDPE می باشد. قسمت تنظیم یا از انتقال مذاب برای پیچ شماره 2 طولانی تر بوده و عمق آن کمتر است. 

تغییرات در طرح و ابعاد حدیده :
عبور مذاب LLDPE از میان یک حدیده فیلم دمشی مخصوص LDPE دو مسئله را ایجاد می کند:

1) رزین LLDPE به دلیل گرانروی برشی بالا مقاومت بیشتری نسبت به LDPE نشان می دهد. در نتیجه، فشار سیستم بالا می رود و
2) ممکن است در سرعتهای برشی بالا که LDPE به راحتی تولید می شود برای تولید فیلم LLDPE مسئله شکست مذاب و خط دار شدن سطح فیلم به وجود آید. 
برای حذف شکست مذاب و خط دار شدن سطح فیلم و همچنین برای کاهش فشار سیستم، ساده ترین و مؤثرترین راه باز کردن شکاف حدیده نی باشد. معمولاً شکاف حدیده فیلم دمشی مخصوص LDPE به اندازه mm9/0 – 5/0 باز است و این مقدار در حالتهایی به mm27/1 نیز می رسد. در حالی که برای LLDPE مقدار باز بودن شکاف حدیده به اندازه mm2/3-5/1 توصیه می شود. 

طراحی حدیده به دمای مذاب، شاخص گرانروی 
پلیمر، ساختار پلیمر و سرعت ویژه جریان مذاب بستگی دارد. ضرورتاً، شکاف حدیده مورد نیاز جهت حذف شکست مذاب با افزایش جریان بازتر می شود. مقادیر کم شکست مذاب می تواند به وسیله بالابردن دمای مغزی حدیده و یا با افزایش دمای مذاب به وسیله گرما دادن به بدنه در سرپیچ تصحیح شود. با بازتر شدن شکاف حدیده ممکن است فشار سیستم برای ایجاد یکنواختی مناسب در مذاب پلیمری کافی نباشد. برای جلوگیری از این مسئوله لند (land) حدیده را نسبت به شکاف حدیده کم کم باریک می کنند. تجربیات بیشتر روی LLDPE طراحان حدیده را بر آن داشته است که طول لند را کوتاهتر و طول قسمت فشاردهنده (constrictor) را طولانی تر در نظر بگیرند تا به جریانهای چند بعدی (multi dimensional flow) کمک کنند .

تغییرات روی حلقه هوای خنک کننده:
این تغییرات باعث پایداری بیشتر حباب می شود. در حالت مذاب، رزینهای LLDPE نسبت به LDPE مقاومت کمتری نسبت به کشش دارند، بنابراین هوای خنک کننده باید به صورت موازی با حباب LLDPE دمیده شود که در مورد LDPE این عمل به صورت عمودی ، یعنی برعکس، انجام می گیرد. ضمناً در یک حدیده با شکاف پهن، پلیمر مذاب با مقاومت کم و به کل حباب ضخیم در می آید، از این رو میزان انبساط و کشش فیلم را باید زیاد کرد تا به ضخامتهای نازک و وضعیت شفافی از فیلم دست یافت. 
با بیشتر شدن شکاف حدیده لازم است که اولاً میزان سرعت انتقال گرما جهت سرد کردن حباب فیلم افزایش یابد و ثانیاً میزان کشیدن فیلم یا انبساط آن برای رسیدن به فیلم نازکی، که از نظر شفافیت مطلوب باشد، بیشتر گردد. افزایش سرعت انتقال گرما برای سرد کردن فیلم LLDPE به دو صورت انجام می شود.

1- میزان هوایی که روی حباب دمیده می شود یا سرعت آن افزایش یابد. 
2- دمای هوای دمیده شده کاهش یابد. 

با توجه به خواص رئولوژیکی LLDPE خاصیت استحکام کششی در حالت مذاب آن ضعیف تر از LDPE است و به همین دلیل در مورد افزایش دبی هوا یا سرعت آن محدودیتی وجود دارد. بدین معنی که افزایش میزان هوا یا سرعت آن بالاتر از یک حد مشخص باعث پارگی حباب می شود. به همین جهت بهترین راه برای بالابردن سرعت انتقال گرما استفاده از هوای خنک می باشد. بدین منظور هوای 5-15℃ به کار گرفته می شود. 
روش متداول برای تولید فیلم عمل انبساط و کش فیلم توسط هوای محبوس شده در حباب و نیز خلأ نسبی ایجاد شده در اطراف محیط بیرونی حباب است، که ناشی از تأثیرات حلقه هوای خنک کننده است. حلقه هوای سیستم خنک کننده دستگاه اکسترودر فیلم دمشی که برای تولید فیلم به کار می رود شکل خاصی دارد که وانتوری (venturi) نامیده یم شود. شکل وانتوری مانند حلقه هوا باعث می شود تا در حین دمش هوا روی فیلم، که برای سرد کردن آن صورت می گیرد، یک ناحیه خلاء نسبی نیز در اطراف محیط بیرونی فیلم ایجاد شود. در نتیجه، فیلم در جهت عرضی کشیده می شود و انبساط بیشتری پیدا می کند. بدین ترتیب در فراورش LLDPE با افزایش شکلف حدیده باید کشش فیلم و  انبساط ان را زیادتر کرد تا فیلم با ضخامتهای کم و شفافیت زیاد و مناسب حاصل شود. برای این کار کافی است که ناحیه خلاء در جهت شعاعی حباب تشکیل شده عقب کشیده شود تا فیلم قبل از تشکیل حباب فرصتی برای کشیده شدن بیشتر را داشته باشد. بدین منظور فاصله افقی بین لبه حدیده تا محیط حلقه هوا افزایش داده می شود. 
در آزمایشهای متفاوتی که انجام گرفته نسبت قطر روزنه حلقه هوا به قطر حدیده بین 8/7-2 پیشنهاد شده است .
برای فراورش بهتر LLDPE با حدیده های طراحی شده، حلقه هوای جدیدی ساخته شد که قطر روزنه آن mm 100 می باشد و لبه آن طوری طراحی شده است که هوای دمشی به صورت موازی با جهت حرکت فیلم به آن دمیده می شود. برای فراورش LLDPE حلقه طراحی شده به همراه حدیده های ساخته شده به کار برده شدند. 
همچنین برای مقایسه نحوه فراورش LLDPE با حلقه هوای طراحی شده ویژه ان و همین طور با حلقه هوای مخصوص LDPE، حدیده شماره 5 به کار برده شد. 

مشخصات رزین و اکسترودر 
LDPE و LLDPE از نظر فرایند پلیمر شدن انواع مختلفی دارند. مشخصات رزینهای مصرفی در این آزمایشها بدین ترتیب است: رزین LLDPE از شرکت سابیک (sabic) با کد 118w که شاخص گرانروی مذاب (MFT) آن برابر 1g/10min و چگالی آن برابر 0/918g/〖cm〗^3 است. رزین LDPE شرکت قابکو که شاخص گرانروی مذاب آن مساوی 1/27 g / 10min و چگالی آن مساوی 0/918g/〖cm〗^3 است. 
شرایط انتخابی برای فراورش LLDPE عبارت است از T_b=210-240℃ و T_D=210℃ که T_D دمای حدیده و T_b دمای قسمتهای مختلف پیچ است. کلیه قطعات طراحی شده در دستگاه اکسترودر تولید فیلم مخصوص LLDPE به کار برده شد تا فراورش LLDPE مورد آزمایش قرار گیرد. مشخصات دستگاه تولید فیلم عبارت است از:
اکسترودر نوع EA-40 از یک شرکت ژاپنی، حدیده مارپیچ نوع DES-50، و حلقه هوای خنک کننده نوع AHF-A.

نتایج و بحث 
نتایج حاصل از تغییرات اجزای اکسترودر 
نتایج حاصل از تغییرات حدیده :

همانطوری که از جدول شماره 1 ملاحظه می شود، عرض شکاف حدیده از شماره 1 تا 4 به ترتیب افزایش یافته است که مقدار آن نسبت به حدیده مخصوص LDPE بیشتر است. همچنین طول لند آنها کوتاهتر و طول قسمت فشار دهنده نیز نسبت به حدیده LDPE بیشتر شده است. در این حالت فیلمهای LLDPE تولید شده مطلوب است و فقط در سرعتهای بالاتر پیچ در حدیده های با شکاف کوچکتر مقداری خط در سطح فیلم ظاهر می شود که با افزایش عرض شکاف این مسئله رفع می شود. با مقایسه حدیده شماره 2 و 5 که از لحاظ مقدار عرض شکاف برابرند ولی از نظر طول لند و طول قسمت فشار دهنده متفاوت اند، ملاحظه می شود که با حدیده دارای طول لند کوتاهتر و قسمت فشاردهنده طولانی تر، فیلمی مناسب و پایدارتر از نظر ابعاد تولید می شود. قابل توجه است که در فراورش فیلم LLDPE بدون تغییر دادن حدیده مخصوص LLDPE فیلم مناسبی تولید نمی شود. ولی، با راحی حدیده شماره 5، در سرعتهای پایین پیچ با حلقه هوای مخصوص LDPE، فیلم تولید شده مناسب است و مشکل شکست مذاب و خط دار شدن سطح فیلم برطرف می گردد ولی این مشکل در سرعتهای بالا باز هم ایجاد می شود. 

نتایج حاصل از تغیرات حلقه هوای خنک کننده

حلقه هوای خنک کننده طراحی شده در سرعتهای مختلف اکستروژن مورد آزمایش قرار گرفت و نتایج مطلوبی به دست آمد. بدین ترتیب که تمام فیلمهای تولید شده توسط این حلقه از پایداری لازم برخوردار بودند. مقایسه نتایج حاصل از به کارگیری ین حلقه هوای خنک کننده با حلقه هوای خنک کننده مخصوص LLDPE برای حدیده شماره 5 نشان می دهد که در مورد حلقه هوای خنک کننده مخصوص LDPE در سرعت کم (سرعت پیچ 30rpm) فیلم صاف و شفافی از LLDPE تولید می شود. ولی، در سرعتهای بیشتر حباب ناپایداری تشکیل می شود. برای رفع این مشکل، شدت هوای دمشی باید زیادتر شود تا بتواند به راحتی حباب تشکیل شده را خنک کند. در غیر اینصورت، به دلیل نرمی مذاب LLDPE حباب از حالت پایدار خارج می شود و فیلم مناسبی به دست نمی آید. ولی، در سرعتهای یکسان پیچ توسط حلقه هوای خنک کننده مخصوص LLDPE و به وسیله همان حدیده می توان فیلمهای مناسبی تولید کرد. 

نتایج حاصل از تغییرات پیچ

در آزمایشهای فراورش LLDPE به وسیله دستگاه تولید فیلم مخصوص LDPE با استفاده از پیچ شماره 2 و حدیده شماره 4، همانطور که در جدول 3 مشاهده می شود، دبی خروجی از حدیده کمتر از حالتی است که از پیچ شماره 1 استفاده شود و علت آن کم عمقتر بودن قسمت تنظیم پیچ شماره 2 نسبت به پیچ شماره 1 است. ولی، نکته قابل توجه در این پیچ یکنواختی زیاد موادی است که از حدیده خارج می شود. بدین ترتیب که در سرعتهای مختلف تولید، در پیچ شماره 1 تغییرات فشار زیادی مشاهده می شود و در نتیجه دبی خروجی در یک سرعت معین پیچ متغیر است، در حالی که یبرای پیچ شماره 2 این ناپایداری به چشم نمی خورد و دبی خروجی در تمام مدت آزمایش تقریباً ثابت است. این پایداری و یکنواختی می تواند به دلیل کوتاه بودن قسمت انتقال و بلند بودن قسمت تنظیم پیچ باشد که باعث می شود تا مواد سریع ذوب شوند و در قسمت تنظیم فرصت کافی برای همگن شدن مواد مذاب وجود داشته باشد تا مواد مذاب به راحتی پمپ شوند. 

علاوه بر این، توان مصرفی دستگاه برای هر دو نوع پیچ مورد آزمایش قرار گرفت. افزایش عمق قسمت تنظیم باعث کاهش گشتاور می شود و در نتیجه توان مصرفی دستگاه را کاهش می دهد. این مطلب در منحنی شکل 1 نشان داده شده است. پیچ شماره 1 که دارای عمق بیشتری در این قسمت است توان مصرفی کمتری نیز دارد. 
با توجه به نتایج حاصل از اندازه گیری میزان دبی خروجی که در جدول 3 آمده است معلوم می شود که در سرعتهای بالای 70rpm حدیده های با شکاف باریکتر امکان تولید فیلم مناسب را نمی دهند که علت آن پدیده شکست مذاب است. با مقایسه میزان دبی خروجی از حدیده مخصوص LDPE با حدیده های ساخته شده جهت فراورش LLDPE ملاحظه می شود که میزان دبی خروجی LDPE با حدیده مخصوص خودش بیشتر از دبی خروجی LLDPE با حدیده های طراحی شده است. البته در اثر افزایش عرض شکاف حدیده به اندازه 0/76mm حدود 7 % به مقدار دبی خروجی اضافه می شود ]25[، ولی برای قابل مقایسه شدن میزان دبی خروجی برای دو نوع ماده تغییر طراحی پیچ مورد نیاز است که با افزایش عمق قسمت تنظیم به این مهم می توان دست یافت. 
همان طور که در جدول 3 نشان داده شده است، فراورش LLDPE با استفاده از حدیده مخصوص LDPE در سرعتهای بالاتر امکان پذیر نیست و در سرعتهای پایین نیز میزان دبی خروجی آن نسبت به سایر حدیده ها کمتر است. با تغییرات حدیده فرایند پذیری بهبود می یابد و با افزایش عرض شکاف حدیده میزان دبی خروجی نیز افزایش می یابد، زیرا هرچه عرض شکاف حدیده بیشتر باشد مسیر عبور موارد بازتر می شود و در نتیجه فشار پشت حدیده کاهش می یابد. از آنجا که میزان مواد خروجی با فشار پشت حدیده رابطه عکس دارد، بنابراین با کاهش فشار پشت حدیده میزان دبی خروجی افزایش می یابد. همان طور که از جدول 3 قابل محاسبه است، به ازای 0/5mm افزایش عرض شکاف حدیده میزان دبی خروجی از 1 تا %7 افزایش نشان می دهد. 
برای بررسی نقش حلقه هوای خنک کننده با مراجعه به جدول 4 ملاحظه می شود که نوع حلقه هوای خنک کننده و پایداری حباب روی میزان دبی خروجی تأثیر دارد. پایداری حباب می تواند باعث افزایش میزان دبی خروجی تا 25% شود. حلقه هوای خنک کننده شماره 1 مخصوص فراورش LDPE بوده و حلقه هوای خنک کننده شماره 2 مخصوص فراورش LLDPE می باشد. 
جدول 4 – مقایسه میزان دبی خروجی تحت تأثیر دو نوع حلقه هوای خنک کننده (آزمایش در سرعت 30rpm انجام شده است) 

بررسی خواص فیلم پلی اتیلن خطی سبک 

برای فراورش فیلم LLDPE در دستگاه اکسترودر تولید فیلم دمشی مخصوص LDPE باید تغییراتی در این دستگاه داد که مهمترین آنها تغییر ابعاد حدیده و حلقه هوای خنک کننده است. برای این منظور باید شکاف حدیده بازتر و طول لند آن کوتاهتر شود. برای حلقه هوای خنک کننده نیز لبه تغییردهنده جهت هوای دمشی بلندتر در نظر گرفته می شود و نسبت قطر روزنه آن به قطر حدیده بیشتر می گردد. با توجه به تغییرات یاد شده فیلمهایی از نوع LLDPE در انواع حدیده ها و انواع شرایط تولید شد و جهت مقایسه خواص آنها با فیلم LDPE آزمایشهای تعیین مقاومت در برابر ضربه (Falling Dart Impact، استاندارد ASTM D1709)، (Film Impact، استاندارد ASTM D3420) و کدورت سنجی (استاندارد ASTM D 1003) و همچنین تعیین استحکام کششی (استاندارد ASTM D882) که شامل موارد زیر است انجام گرفت:

استحکام کششی در نقطه تسلیم، 
استحکام کششی تا پارگی، 
مدول کششی، 
درصد ازدیاد طول در نقطه تسلیم،
درصد ازدیاد طول تا پارگی.

نتایج آزمایشهای مربوط به استحکام کششی در جدولهای 5 و 6 و 7 ارائه شده است و نتایج آزمایشهای مقاومت در برابر ضربه و همچنین کدورت سنجی در جدول 8 نشان داده شده است. 
اشاره می شود که تمام این مقادیر در جهت خروجی فیلم از اکسترودر، که جهت ماشین (machine direction) نامیده می شود و جهت عمود (transverse direction) برجهت خروجی فیلم از اکسترودر اندازه گیری و مقایسه شده است. 
همانطور که در جدولها ملاحظه می شود تمام مقادیر به دست آمده از آزمایشهای انجام شده روی فیلمها در حد مورد نظر بوده و یا مقادیر نظری مطابقت دارد، ولی تنها مورد متفاوت استحکام کششی در نقطه تسلیم برای حدیده های با شکاف بازتر است که مقدار کمتری دارد. علت این است که وقتی مواد مذاب از حدیده تنگ تر بیرون می آیند زنجیرها بیشتر جهت گیری می کنند و کمتر در حالت فنری باقی می مانند، در حالی که این امر در حدیده های با شکاف بازتر برعکس است و به علت بازتر بودن شکاف حالت فنری زنجیرها بیشتر است. بدین ترتیب، درحالت اول زنجیرها، که به صورت دسته دسته جهت یافته اند، استحکام کششی بیشتری نشان می دهند، درحالی که برای شکاف بازتر زنجیرها با نیروی کمتری تغییر شکل می یابند و استحکام در برابر کشش در نقطه تسلیم کمتری خواهند داشت. از نظر درصد ازدیاد طول تا پارگی نیز فیلمی که حالت فنری بیشتری در زنجیرهایش باقی می ماند ازدیاد طول بیشتری نیز نشان می دهد. 
اگر تمام اطلاعات به دست آمده برای LLDPE با اطلاعات مربوط به LDPE مقایسه شوند، همان طور که در جدول 8 نیز نشان داده شده است، در همه آزمایش های مقاومت در برابر ضربه و استحکام کششی مقادیر بیشتری برای LLDPE به دست آمده است و این موضوع، همان طور که انتظار می رود، مربوط به ساختار پلیمر و شکل زنجیرهاست. بدین ترتیب که زنجیرهای بلند به صورت خطی در کنار یکدیگر قرار دارند و شاخه های آنها به دلیل کوتاه بودن روی فشردگی زنجیرها نمی توانند اثر منفی داشته باشند. همچنین به هنگام قرار گرفتن در سل بلوری می توانند گره های مولکولی سبب برتری خواص LLDPE نسبت به LDPE می شود. همین امر موجب تشکیل بلورهای کامل و بزرگتر در هنگام سرد شدن مواد مذاب و در نتیجه افزایش مقدار کدورت فیلم LLDPE نسبت به LDPE می شود. 

نتیجه گیری
با توجه به تفاوتهای رئولوژیکی موجود بین LDPE و LLDPE برای فراورش ترکیب اخیر با کیفیت خوب و سرعت قابل قبول اکسترودر مورد استفاده برای تهیه LDPE نیاز به تغییراتی دارد. برای تولید فیلم دمشی پلی اتیلن خطی این تغییرات در پیچ، حدیده و حلقه هوای خنک کننده صورت می گیرد. در آزمایشهای انجام شده با تغییراتی که در حدیده و حلقه هوای خنک کننده دستگاه تولید فیلم داده شد فیلمی مناسب از LLDPE به دست آمد، بدون اینکه مشکلی در فرایند وجود داشته باشد یا نقصی در ظاهر تولید شده ایجاد گردد. 
فیلمهای تهیه شده از نظر خواص از فیلمهای LDPE برترند و این خود می تواند باعث مصرف روزافزون LLDPE در صنعت کنونی ود. از طرفی، به دلیل خاصیت انبساط مذاب LLDPE می توان فیلمهای نازکتری از ان تولید کرد، به طوری که از نظر خواص بتوانند با فیلمهای ضخیمتر از جنس LDPE برابری کنند. بنابراین، می توان با وزن مساوی فیلم بلندتری از LLDPE نسبت به LDPE تولید کرد که این امر از نظر اقتصادی مقرون به صرفه است. 
توضیح:

الف- قطر سر پاندول ضربه زننده 2514mm است.
ب- قطر سرپرتابه ضربه زننده 38mm و وزن اولیه پرتابه 32/15g و ارتفاع رهاشدن آن 66cm است. 
ج- آزمایشهای کشش به وسیله دستگاه اینسترون 11320 انجام شده است و سرعت جدا شدن فکها 500mm/min و فاصله اولیه فکها 50mm است. 

 
مراجع 
Modern Plastics Encyclopedia, 64, 1989.
Encyclopedia of Polymer Science and Technology, 6, 431, 1985.
Encyclopedia of Polymer Science and Technology, 7, 79, 1985.
Wild L, I.Polym.Sci. Polym.Phys.Ed, 20, 441, 1982.
Bunn C.W., Fibers from synthetic Polymers, Amsterdam, Elsevier, 1953.
Flory P.J., Principles of Polymer Chemistry, N.Y., Cornell, 1953.
Mandelkem L., Polymer Eng. & Sci., 232, Oct. 1967. 
Oswin C.R., Plastic films and packaging, Applied Science Publishes, 1975. 
Wopyer et al, Angew. Makromol Chem., 94, 49, 1981. 
Florian B., Europ. Polym.J, 16, 1079, 1980.
Benning Calvin J.; Plastic Films for Packaging Technology, Applications and Process Economics; 1983.
Berk S., Kunsts; Offe, 74, 474, 1984.
Shirayama K. et al., MakromoL Chem., 151, 97, 1972.
Uhniat M. and Rubaj M., International Polymer Science and Technology
 

این مقاله به صورت خلاصه در سایت قرار گرفته است و برای دریافت آن به صورت کامل شامل فرمول‌ها و نتایج به سایت سیویلیکا و نشریه علوم و تکنولوژی پلیمر مقاله 6، دوره 7، شماره 1، فروردین و اردیبهشت 1373 مراجعه نماید

دکتر مرتضی حاجیان، دکتر کریم موثقی، مهندس اصغر قرآنی و محمود آرزومندی

گروه شیمی دانشگاه اصفهان و سازمان بازیافت شهرداری اصفهان

منتشر شده در سومین همایش ملی بهداشت محیط در سال ۱۳۷۹

یکی از عوامل مؤثر در ایجاد آلودگی محیط زیست، دفن کردن زباله‌ها، به آب ریختن و یا سوزاندن آنهاست. بیشتر این ضایعات کاغذهای باطله، مقوا و کارتن، شاخه و برگ گیاهان، پلاستیک و لاستیک‌هایی است که به صورت ضایعات در آمده است. هرکدام از روش‌هایی که بدان اشاره شد می‌تواند به نوعی در آلوده ساختن محیط زیست مؤثر باشند، مخصوصاً سوزاندن آنها در هوای آزاد باعث متصاعد شدن گازهایی چون CO و CO2، NH3، NO، NO2، SO3، PBO و غیره می‌شود. این گازها همراه با گرد و غبار توسط باد، طوفان و باران از نقطه‌ای به نقطۀ دیگر منتقل می‌شوند و باعث رشد گیاهان و حیوانات و نیز باعث اختلالی در دستگاه تنفسی انسان می‌گردد. بنا بر این روشهایی که اشاره گردید روش‌های اصولی برای بازیافت پلاستیک‌ها و لاستیک‌ها نیست. وانگهی نوساناتی که بر روی قیمت نفت خام و فرآورده‌های آن و نیز بر روی مواد پتروشیمی وجود دارد باعث گردید که بازیافت به صورت مواد جامد به طریقۀ اساسی انجام شده و از سوزاندن مواد پلاستیکی و لاستیکی که با آزاد شدن گازهای سمی که قبلاً بدان‌ها اشاره گردیده و باعث آلودگی محیط زیست می‌شود، جلوگیری شود. از طرف دیگر با بازیافت صحیح و اصولی می‌توان از بازیافت ضایعات پلاستیکی فرآورده‌های پلاستیکی جدیدی تهیه نمود که شاید تهیۀ آن‌ها از مواد پتروشیمی امکان پذیر نباشد.
امروزه پلاستیک‌ها و لاستیک‌ها که از جمله پلیمرهای مصنوعی می‌باشند در صنایع جایگاه خاصی دارند و هم وقتی به صورت ضایعات شهری یا صنعتی در می‌آیند بازیافتشان به صورت اصولی و صحیح می‌تواند نقش بسیار مهمی در جلوگیری از آلوده شدن محیط زیست داشته باشد. قبلاً تصور می‌شد با دفن ضایعات پلاستیکی و لاستیکی در زیر زمین هم می‌توان برای مدتی از شر آنها خلاصی یافت و هم اینکه در زیر زمین همانند برگ درختان می‌پوسند و از بین می‌روند. تا اینکه در جاهایی که به علت کمبود زمین مجبور بودند از همان زمین‌هایی که در زیر آن‌ها مواد پلاستیکی دفن شده بود استفاده کنند متوجه شدند ضایعات پلاستیکی و لاستیکی بدون تغییر و تخریب به جای مانده‌اند . بنابراین به این نتیجه رسیدند که دفن کردن ضایعات پلیمری نمی‌تواند راه اساسی برای خلاصی از شر ضایعات گردد. متأسفانه روز به روز بر اثر کاربرد وسیعی که مواد پلاستیکی و لاستیکی در صنایع مختلف دارند بر حجم اینگونه ضایعات افزوده می‌شوند به طوری که آمار به دست آمده در سال 1993 نشان می‌دهد که فقط در اروپای غربی تقریباً 26 میلیون تن پلاستیک مصرف شده که 14 میلیون تن آن ضایعات بوده است. در ژاپن در سال 1975 تا سال 1990 میزان ضایعات جامد شهری که مواد ساختمانی، آهن آلات و شیشه نیز جزو آنها بوده است از 4200 هزار تن در سال به 5100 هزار تن رسیده است. در ایران نیز در سال 1376 بیش از 600 هزار تن پلاستیک مصرف شده که از این مقدار 315 هزار تن انواع پلی اتیلن سبک، سنگین و خطی بوده و 200 هزار تن پلی پروپلین بوده که در بیشترین مصارفش در تهیه لوله، ظروف و اتصالات و الیاف مصنوعی بوده است، و نیز 110 هزار تن پلی وینیل کلراید (پی.وی.سی) بوده که برای تهیه اتصالات و لوله اتصال فاضلاب، شیلنگ، چرم‌های مصنوعی رویه و تحت کفش و کفپوشها بوده است، 40 هزار تن پلی استایرن (کریستال) جهت تهیه قطعات وسایل خانگی، ظروف و مقدار 2 هزار تن پلی اتیلن ترفتالات (پت) جهت تهیه الیاف پلی استر، ظروف نوشابه و بسته بندی مواد غذایی به کار دیده شده است. با توجه به آمار روز افزون مصارف پلاستیک به موازات آن نیز ایجاد ضایعات پلاستیکی نیز افزایش می‌یابد و با توجه به حجم ضایعات تولید شده و ارزش افتصادی آن‌ها و نیز با توجه به نقش مهمی که در کاهش آلودگی محیط زیست دارند دارای ارزش هرگونه سرمایه گذاری برای دولت می‌باشد.

این مقاله به صورت خلاصه در سایت قرار گرفته است و برای دریافت آن به صورت کامل شامل فرمول‌ها و نتایج به سایت سیویلیکا مراجعه نماید

شیوه‌های مختلف بازیافت ضایعات پلاستیکی
انواع روش‌های بازیافت پلاستیک را می‌توان به صورت زیر دسته بندی نمود:
1- بازیافت فیزیکی نوع اول

در این روش فرآورده‌های پلاستیکی که در کارگاههایتولید در اثر عوامل مختلف به صورت ضایعات در آمده‌اند پس از خرد و آسیاب کردن دوباره با مو. اد نو به صورت همان فرآورده‌های اولیه در می‌آیند.

2- بازیافت فیزیکی نوع دوم

 در این روش ضایعات پلاستیکی که معمولاً در ضایعات جامد شهری می‌باشند پس از یک سری عملیات فیزیکی مثل جداسازی، شستشو، خشک کردن، آسیاب کردن و فرآورش به صورت محصولات و فرآورده‌های پست‌تر در می‌آیند. اکنون این نوع بازیافت در اکثر مراکز بازیافت مثل سازمان بازیافت مواد جامد شهرداری اصفهان انجام شده وبیشتر این ضایعات به صورت کیسه‌های زباله تولید می‌شود.

3- بازیافت شیمیایی نوع سوم

 در این روش به وسیله عملیات شیمیایی مثل تجزیه حرارتی (پیرولیز)، ئیدرولیز، الکولیز و غیره ضایعات پلاستیکی تبدبل به ترکیبات سبکتر و حتی تبدیل به تکپارهای تشکیل دهنده سان می‌شود. اخیراً این روش در مورد بازیافت پلاستیک پت در حد آزمایشگاهی سروع شده است.

4- بازیافت فیزیکی شیمیایی

 در این روش از سوزاندن ضایعات پلاستیکی در کوره‌های مخصوص می‌توان از انرژی حاصل در به کارگیری توربین‌های برق استفاده نمود. این روش اکنون در بعضی از کشورهای صنعتی به کار برده می‌شود. این بیشتر در مورد ضایعات پلاستیکی بیمارستانی توصیه می‌شود. این روش خود از لحاظ کاهش آلودگی‌های محیط زیست و نیز از لحاظ بازیافت انرژی حاصل دارای اهمیت قابل ملاحظه است.

مراحل بازیافت ضایعات پلاستیک شهری
بازیافت ضایعات پلاستیکی شامل مراحل زیر است:
1- جمع آوری ضایعات

 جمع آوری ضایعات پلاستیکی بستگی به موقعیت جغرافیایی، اجتماعی، اقتصادی و قوانین حاکم بر آن جامعه دارد. در اکثر جاها ضایعات پلاستیکی همراه با سایر مواد جامد مثل شیشه آلات، آهن آلات، ضایعات درختی و برگها، کاغذ و مقوا و مواد غذایی و وسایل ساختمانی و غیره جمع آوری می‌شود ولیکن اخیراً با تشویقی که از طرف شهرداری‌ها می‌شود ضایعات توسط شهروندان به طور جداگانه در خانه‌ها تفکیک می‌شود این عمل کمک بزرگی به مراحل بعدی بازیافت می‌نماید. وظیفه رسانه‌های عمومی و سازمان‌های بازیافت در تشویق شهروندان جهت جداسازی ضایعات مؤثر است. حتی در بعضی از جاها تفکیک پلاستیک از یکدیگر انجام شده و این روش بسیار مطلوبی در جمع آوری ضایعات و بازیافت آن‌ها می‌باشد

2- جداسازی ضایعات پلاستیکی از یکدیگر

معمولاً وقتی ضایعات جامد به محل بازیابی انتقال داده می‌شود پلاستیک‌های مختلف از دو جهت از یکدیگر جداسازی می‌شوند یکی از لحاظ ماهیت آن‌ها و حساسیتی که در مقابل حرارت دارند بدین معنی پلاستیک‌های که از دسته گرمانرم یا ترموپلاستیک هستند مثل انواع بطریهای پلی اتیلن، ظروف و قطعات پلی پروپلین، ظروف لبنیات نیم ایمپکت پلی استایرن، ظروف شیشه‌ای شفاف و رنگین از جنس کریستال یا پلی استایرن ضربه پذیر، چرخ گوشت خوردگی و آبمیوه گیری از جنس ABS (کوپلیمر – اکریلونیتریل بوتادین – استایرن) البته اتصالات و لوله‌ها از جنس پلی وینیل کلراید گرچه از نوع ترموپلاست ها هستند ولی از انواع دیگر که اشاره گردید جدا می‌شوند. این کار به عللی است که ذکر آنها خارج از حوصله این مقاله است.
دسته دیگر پلاستیک‌هایی که در اثر حرارت خمیر نمی‌شوند مثل ظروف ملامین، کلید و پریزهای برق قطعاتی از جنس باکلیت (رزین فنل – فرمالدئید). این دسته از پلاستیک ترموست می گویند و بازیافت آنها اخیراً بدین صورت است که پس از عملیات جداسازی، خرد کردن و شستشو و خشک کردن، آسیاب شده و به عنوان موتد تقویت کننده در پلاستیک‌ها در لاستیک سازی به کار برده می‌شوند.
نوع دیگر جداسازی پلاستیک‌ها علاوه بر حالت قبلی از لحاظ رنگ است به طوری که پلاستیک با رنگهای زرد، آبی، قرمز، سبز از رنگ‌های سفید وبی رنگ جدا می‌شود.

3- خرد کردن و شستشوی ضایعات پلاستیکی

اصولاً هرچه جمع آوری ضایعات انتخابی‌تر باشد درجه خلوص فرآورده‌های نهایی حاصل از بازیافت دارای کیفیت بهتری است. معمولاً پلاستیک‌های جمع آوری شده دارای آلودگی‌های زیادی هستند آسانترین روش پاکسازی آن‌ها از آلودگی‌ها، شستشوی آنها در حوضچه‌های آب است. معمولاً آلودگی‌هایی که همراه ضایعات است به صورت آلودگی‌های محلول در آب و یا محلول در آب است. آلودگی غیر محلول در آب معمولاً در ته حوضچه ته نشین می‌شوند.
در ابتدای حوضچه‌های شستشو در قسمت میانی خرد کننده‌های قیفی شکل تیغه‌های عمود بر هم دوار وجود دارد که پلاستیک را در داخل دهانه قیفی شکل می‌ریزند. فعالیت پلاستیکی به صورت تکۀ کوچک در می‌آید و با عمل بهمزنی که در حوضچه قرار دراد وبا توجه به تعدادی از مواد پاک کننده در ظروف مایعات پاک کننده عمل شستشو به خوبی انجام می‌شود. سپس تکه‌های خرد شده پلاستیک از سرریز حوضچه‌ها وارد ظروف خشک کننده می‌شود. در این ظروف بر اثر نیروی گریز از مرکز ضایعات پلاستیکی خشک می‌شوند.

4 – آسیاب کردن و مخلوط کردن با مواد نو یا مواد افزودنی

این مراحل را عمل آوری ضایعات نیز می گویند. معمولاً ضایعات آسیاب شده که معمولاً مخلوطی از پلاستیک‌های همرنگ و ترموپلاست می‌باشد بیشتر جهت تهیۀ فرآورده‌های نامرغوب و کیسه‌های پلاستیکی انجام می‌شود و اگر بخواهند از آن ضایعات، مواد مرغوبتری تهیه نمایند بایستی با استفاده از مواد نو و یا مواد افزودنی مخلوط و عمل فراورش رویان انجام شود. مثلاً در مورد ضایعاتی که به صورت مخلوطهایی از پلی اتیلن بک و پلی اتیلن سنگین باشد به کار بردن حدو. د 10 درصد از پلی اتیلن سبکی خطی با تقویت خواص مکانیکی آنها شده است . و یا اگر ضایعات به صورت یک پلاستیک همگن باشد مثل ضایعاتی که از بازیافت بطریهای نوشابه از جنس پلی اتیلن ترفتالات می‌آید، اضافه کردن 80 درصد از ماده نو خواصی کاملاً مشابه با مواد اولیه دارد. در مورد تقویت خواص مکانیکی ضایعات پلاستیکی معمولاً از یک سازگار کننده عمومی به نام بنت (Bennet) این سازگار کننده کوپلیمری از منومرهایی است که پلیمرهای آنها در ضایعات وجود دارند. مثلاً کوپلیمری از اتیلن – پروپلین – استایرن برای بهبود خواص مکانیکی آمیره ای از ضایعات پلی اتیلن – پلی استایرن و پلی پروپلین مؤثر است. بر اثر تحقیقاتی که انجام گرفته این نتیجه به دست آمده است که با افزودن کوپلیمر بیشتر به عنوان سازگار کننده پلاستیک‌ها می‌توان در آمیزه‌های پلاستیکی محیط همگن ایجاد نموده که باعث بهبود خواص مکانیکی آنها شود و هرچه مواد سازگارکننده بیشتر باشد نتیجه بهتری به دست می‌آید ولیکن به لحاظ اینکه تولید سازگار کننده‌ها از لحاظ لقتصادی پرهزینه است بایستی حداقل مقدار آنها حداکثر نتیجۀ مطلوب را به دست آورد و اضافه کردن بیش از 20 درصد از لحاظ اقتصادی مقرون به صرفه نیست.

امروزه در کشورهای مختلف جهان مخصوصاً کشورهای پیشرفته اهداف خاصی از بازیافت مواد دنبال می‌شود. اما هدف اول آنها کاهش میزان ضایعات و افزایش سرعت کاهش است. 
معمولاً در بازیافت مواد سه محدودیت فنی، زیست محیطی و اقتصادی وجود دارد :
 محدودیت فنی بیشتر در مورد تجهیزات و وسایلی است که جهت بازیافت به شیوه‌های مختلف وجود دارد. محدودیت زیست محیطی هنگامی اتفاق می افتد که حمل و نقل یا تبدیل در چرخۀ بازیافت بیش از روشهای دفن ضایعات اثر مخرب داشته باشد و محدودیتهای اقتصادی وقتی حاصل می‌شود که هزینۀ خالص بازیافت بیش از هزینه‌های بازیافت باشد، البته باید توجه داشت که محدودیت‌های اقتصادی هر قدر زیاد باشد نبایستی مانع از بازیافت شود. محدودیت‌های اقتصادی و هزینه‌های حاصله تا وقتی که بازیافت برای محیط زیست مزایایی به همراه دارد قابل قبول است. بنابراین محدودیت‌های اقتصادی بازیافت اساساً تحت اثر مزایای زیست محیطی می‌تواند قرار گیرد.

نتیجه گیری
با توجه به خواص متنوع و مهندسی که پلاستیک‌ها نسبت به فلزات و آلیاژها دارند و با توجه به حجم قابل توجه آنها نسبت به سایر مواد جامد که البته بر حسب فصول و فرهنگ‌های مصرفی متفاوت است. سوزاندن آنها بدون استفاده از انرژی حرارتی آنها و یا دفن کردن ویا به آب ریختن آنها آسیب‌های فراوانی به محیط زیست وارد می‌شود. بنابراین این روشها، طریقه‌های اساسی و منطقی نیست با توجه به اینکه برای ساخت چنین فرآورده‌هایی که روزی قابل استفاده بوده و امروز به صورت ضایعات درآمده‌اند. بایستی از مواد پتروشیمی حاصل از نفت دوباره استفاده نمود. بنابراین بازیابی آن‌ها می‌تواند هرچند که در بعضی از مواد و شرایط از لحاظ اقتصادی پر هزینه باشد از لحاظ حفظ محیط زیست قابل توجه است و بر سازمانهای مربوطه است که کاهش آلودگی‌های محیط زیست را نسبت به مسائل اقتصادی ترجیح دهند و مسئله بازیافت را حتی در شهرهای دور افتاده با برنامه ریزی‌های صحیح مورد توجه قرار دهند. از طرف دیگر سرمایه گذاری تحقیقاتی در این زمینه باعث می‌شود حتی از بازیافت ضایعات پلاستیکی فرآورده‌های قابل توجه مثل میز و نیمکت‌های آموزشی، قطعاتی برای خودروها و غیره ساخت که تهیه آنها حتی از مواد پتروشیمی امکان پذیر نباشد.

منابع
1-    Kalson Carl,Polymer Recycling,Vol, 1, No, 4P, 1-3, 1993.
2-    Recycling of Plastic Materials,Mantia F.P. (Ed). chem tec pub,canada.
3-    Laquana o,and et al.J.Appl.polymer,Sci,38,667,1987.
4-    Paul D.R,and et al, polym.Eng,Sci12,1985.
5-    Vaccaro.E,Anthony T,J,Appl,Polym Sci 63,275-281,1997.
6-    Anon,A,Mod,Plast 20,1,72,1990.
7-    فرهید فرهمندقوی، محمود محراب زاده، جلیل مرشدیان، مجله شیمی، سال 12 شماره 1-تیرماه 1387.
8-    محمود محراب زاده، شراره شجاعی تهرانی، بازیافت شیمیایی پلی اتیلن ترفتالات، پروژه کارشناسی ارشد، پائیز 1377.
9-    Plastic Recycling R,91,P22-11.
10-    R,95 Comgress Proceeding P,192

این مقاله به صورت خلاصه در سایت قرار گرفته است و برای دریافت آن به صورت کامل شامل فرمول‌ها و نتایج به سایت سیویلیکا مراجعه نمای

سعید درودیانی : مرکز تحقیقات پلیمر

منتشر شده در نشریع علوم تکنلوژی پلیمر : مقاله 7، دوره 6، شماره 1، فروردین و اردیبهشت 1372

از آغاز کاربرد سیستمهای پلاستیکی در شبکه توزیع گاز طبیعی حدود 30 سال می گذرد. برای این منظور تاکنون از سه ترکیب پلی اتیلن پلی وینیل کلرید سخت و پلی وینیل کلرید ضربه پذیر استفاده شده است. پلی اتیلن در بیش از 90 درصد شبکه های پلاستیکی توزیع گاز نقش دارد. در انتخاب مواد مناسب برای ساخت لوله عوامل زیادی دخالت دارند. هر ماده با خواص ویژه خود تعیین کننده حوزه کاربرد و عوامل طراحی است. عوامل مؤثر در انتخاب مواد برای ساخت لوله های شبکه گاز رسانی عبارت اند از: نیروهای بیرونی (خاک ، وسایل نقبه و عوامل غیر طبیعی) نیروهای درونی (فشار مجاز داخلی و ترکیب شیمیایی گاز) ، خواص مواد (استحکام مکانیکی دراز مدت و درام ،چقرمگی با تردی و پایداری در برابر رشد سریع ترک) ، شیوه برقراری اتصال ، هزینه مواد و هزینه های نصب سیستم. در این مقاله مهمترین خواص پلی اتیلن برای استفاده در ساخت لوله های گاز رسانی و معیارهای پذیرش مورد بحث و بررسی قرار می گیرند.

 

این مقاله به صورت خلاصه در سایت قرار گرفته است و برای دریافت آن به صورت کامل شامل فرمول‌ها و نتایج به سایت سیویلیکا و دوماهنامه علوم و تکنولوژی پلیمر , مقاله 7، دوره 6، شماره 1، فروردین و اردیبهشت 1372 مراجعه نماید

مقدمه
از دهه 1960 میلادی و آغاز به کار گیری لوله و اتصالهای پلی اتیلنب در شبکه توزیع گاز تاکنون تدوین معیارهایی برای انتخاب پلیمر مناسب و ارزیابی عملکرد سیستمهای گازرسانی ساخته شده از آن به عنوان مهمترین موضوع در این زمینه مطرح بوده است. با توجه به گذشت مدت نه چندان طولانی از آن زمان و نبود شواهد عینی واقعی کافی از عملکرد سیستمهای توزیع گاز ساخته شده از مواد پلاستیکی ، مرجع تصمیم گیریها عموما” نتایج سنجشهای آزمایشگاهی و تعمیم آن به شرایط عینی مصرف بوده اند. با تکامل دانش موجود از خواص مواد پلیمری مورد استفاده برای این منظور و مشاهده عملکرد واقعی سیستمهای گاز رسانی پلاستیکی، معیارهای گزینش رزین مناسب برای ساخت این سیستمها نیز روز به روز اصلاح می شود و بهبود پیدا می کند.
با توجه به مزایای لوله و اتصالهای پلی اتیلنی نسبت به نوع فلزی، کاربرد این سیستمها با سرعت زیادی در حال گسترش است که آمارهای موجود مؤید این موضوع است. تا سال 1960 سهم لوله های پلاستیکی در سیستمهای گاز رسانی فقط 0.1 درصد کل خطوط ساخته شده بود. امروزه ، لوله و اتصالهای پلاستیکی در بیش از 85 درصد خطوط توزیع تازه ساز امریکا سهیم بوده و شامل 16 درصد تمام خطوط لوله گاز در حال بهره برداری این کشور است. تا سال 1985 در امریکا 400 هزار کیلومتر و در کانادا بیش از 100 هزار کیلومتر لوله های پلی اتیلن برای توزیع گاز مورد استفاده قرار گرفته است. این موضوع منحصر به کشورهای پیشرفته نبوده و در کشورهای در حال توسعه نیز کاربرد لوله های پلی اتیلنی برای گاز رسانی معمول شده است. به عنوان نمونه به چند مورد اشاره می شود:

1- در مصر ، طرح گاز رسانی به 350 هزار مصرف کننده به طول 2000 کیلومتر ، شروع از سال 1980.
2- در الجزایر طرح گاز رسانی به 200 هزار مصرف کننده به طول 3000 کیلومتر ، شروع از سال 1979،
3- در ترکیه پروژه گاز رسانی به 600 هزار مصرف کننده به طول 2600 کیلومتر ،شروع از سال 1988.

علاوه بر این موارد طرحهایی نیز در هنگ کنگ ،لهستان ، تایوان و عمان در حال اجراست.
در ایران ، به عنوان دارنده یکی از بزرگترین ذخایر گاز طبیعی در جهان استفاده از این منبع انرژی اهمیت بسیار زیادی دارد. استخراج ، پالایش ذخیره سازی و انتقال و توزیع مراحل اصلی تکنولوژی گاز طبیعی را تشکیل می دهند. با توجه به اهمیت کاربرد گاز طبیعی در ایران و محدودیت امکانات توزیع آن به مصرف کننده توسعه مطالعه و پژوهش در عرصه توزیع و سیستمهای مربوط ضروری به نظر می رسد.
لوله و اتصالهای پلاستیکی و به ویژه پلی اتیلنی به سرعت جایگزین سیستمهای فلزی در شبکه گازرسانی می شوند.در این شبکه گاز با فشار مشخصی جریان دارد که میزان آن توسط شرکت گاز تعیین می شود. معمولا حداکثر فشار گاز در شبکه توزیع  8barاست و در مقاطع مختلف توزیع به تدریج از مقدار آن کاسته می شود.از شبکه اصلی توزیع مقدار فشار از 8bar به تدریج4bar ، 1bar ، 100mb و 30mb کاهش پیدا می کند. در انتخاب پلاستیکی برای ساخت لوله های گاز رسانی عوامل متغیر و زیادی مؤثرند که عبارت اند از: ترکیب شیمیایی گاز ، فشار توزیع گاز ، وضعیت منطقه توزیع گاز (تراکم جمعیت و شرایط خاک) ، دوام و عمر مطلوب ، وضعیت سیستم موجود ، هزینه ساخت سیستم و نصب آن، میزان مهارت افراد نصب کننده و همچنین استحکام مکانیکی ، چقرمگی یا تردی و وضعیت شکست ، پایداری در برابر اجزای موجود در خاک وگاز ، میزان سرمایه گذاری برای اتصال اجزای سیستم و تامین ابزار موزد نیاز و نیز ذخیره سازی ، جابه جایی و انتقال وجود خدمات جانبی ، سهولت انجام تعمیرات ، طول قابل اجرا برای لوله و اندازه های قابل دسترس لوله.
تجربیات چند دهه گذشته ، به ویژه در امریکای شمالی و اروپا ، نشان میدهد که تنها سه نوع پلاستیک پلی اتیلن (PE) پی وی سی سخت (PVC)و پی وی سی ضربه پذیر (HIPVC)از جنبه های اقتصادی و فنی برای استفاده در شبکه توزیع گاز مناسب اند.
در این مقاله مهمترین خواص پلی اتیلن برای کاربرد در ساخت لوله های گاز رسانی و معیارهای پذیرش مورد بحث و بررسی قرار می گیرند.روشهای پیشنهادی سازمان جهانی استاندارد (IOS)به دلیل فراگیر بودن و روی آوردن به آن از سوی تعداد زیادی از کشورهای دنیا مبنای این معیارها قرار داده شده اند.

بحث
در این بخش از مقاله خواصی چون چگالی ،شاخص جریان مذاب ، انقباض حرارتی استحکام کششی ، پایداری در برابر گاز طبیعی مقطر ، استحکام در برابر فشار داخلی ، قابلیت جوشکاری ، استحکام در دراز مدت دوام) و تغییر خواص ناشی از تأثیر عوامل جوی به ترتیب مورد بحث قرار می گیرند. دو خاصیت نخست روی رزین و بقیه خواص بر روی لوله ساخته شده انجام می شوند. با توجه به اهمیت ویژه خواص مکانیکی و ابعاد مختلف آن در لوله های پلاستیکی این موضوع در مقاله دیگری مورد بررسی و بحث قرار می گیرد.

چگالی
خواص پلی اتیلن وابستگی زیادی به چگالی آن دارد. پلی اتیلن ساخت فرایندهای مختلف ممکن است دارای چگالی در محدوده  90/0 تا 0/98gr/cm^2 باشند. برای ساخت لوله از انواع مختلف پلی اتیلن استفاده می شود ،لیکن دو نوع نیم سنگین (PE.MD) و سنگین (PE.HD)برای ساخت لوله های مورد استفاده در گاز رسانی به کار می روند. بر اساس استاندارد(1988) 4437-ISO چگالی اسمی رزین پلی اتیلن مصرفی در ساخت لوله های گاز رسانی(که نمونه براساس 1872-ISO تهیه و چگالی آن طبق روش ISO-1183اندازه گیری شده است) دست کم باید 0/93gr/cm^2 باشد.اجزای تشکیل دهنده آمیزه این رزین عبارت از مواد ضد اکسنده پایدار کننده ها در برابر پرتو فرابنفش و رنگدانه است. چنین پلی اتیلنی براساس بند 3 در استاندارد 1872-ISO در درجه بندی 4۰3 یا 5 قرار می گیرد.

شاخص جریان مذاب(MFI)
شاخص جریان مذاب معیاری از وزن مولکولی پلی اتیلن است.وزن مولکولی نیز مانند پگلی نقش مهمی در خواص پلی اتیلن دارد ، از این رو شاخص جریان مذاب پلی اتیلن مورد استفاده در ساخت لوله باید مشخص باشد. این خاصیت معمولا مطابق روش 1123-ISO اندازه گیری می شود (مقدار بارگذاری ۵ کیلوگرم در دمای °190C است). شاخص سیالیت مذاب پلی اتیلن برای ساخت لوله های گاز کمتر از یک می باشد.

انقباظ گرمایی
آزمون انقباض گرمایی لوله در دمای °110Cبه مدت 30 دقیقه براساس استاندارد ISO-4427 انجام میشود. در این آزمون میزان انقباض نباید بیشتر از3درصد باشد و پس از انجام آزمون نیز لوله باید عاری از هرگونه تاول زدگی و ترک خوردگی باشد.دستور کار آزمون در ISO-2506 مندرج است.

استحکام کششی
در آزمون کششی براساس دستور کار 6259-ISO در دمای °23C، میزان درصد ازدیاد طول تا پارگی نباید کمتر از 350 باشد.در این روش سرعت کشش50mm/min برای لوله با قطر110mm و 100mm/min برای لوله با قطر32mm است. نمونه ها برای آزمون کشش از راه منگنه زنی (punching)لوله ها به دست می آیند.

پایداری شیمیایی
لوله های پلی اتیلن برای گازرسانی باید از پایداری کافی در برابر برخی مواد موجود در گاز طبیعی برخوردار باشند ، زیرا این مواد می توانند در لوله به صورت مایع (مقطر) در آیند. میزان پایداری لوله در برابر این مواد از راه انجام آزمون غشاء داخلی با گاز مصنوعی متراکم (مخلوط تری متیل بنزن و دکان نرمال به نسبت مساوی) در داخل و آب در خارج لوله سنجیده می شود. قبل از انجام این آزمایش لوله برای مدت 1500 ساعت در دمای °C232 و تحت فشار معمولی نگهداری می شود.
براساس استاندارد 4437-ISO لوله باید فشار داخلی MPa2 را در دمای °C80 با مواد شیمیایی مورد نظر برای دست کم 30 ساعت تحمل کند.نمونه های لوله را می توان قبل از آزمایش در دمایC°80 به مدت 24 ساعت نگهداری کرد.این آزمایش روی لوله های به قطر 32 ، 40 ، 50mm و SDR11 انجام می شود SDR) مخفف standard dimension ratio و نسبت قطر اسمی خارجی لوله به ضخامت دیواره آن است).
معمولا نتیجه آزمایش پایداری شیمیایی به صورت نمودار های تغییرات تنش حلقه ای (hoop stress) برحسب زمان در دماهای مختلف نشان داده می شود. 

استحکام هیدروستاتیک لوله
میزان تحمل لوله در برابر فشار داخلی روی لوله به قطر32mm (SDR11)در دماهای مختلف °20C ،°60C و ° 80Cاندازه گیری می شود. محیط داخل و خارج لوله در این آزمون آب است و بر اساس استاندارد ۴۴۳۷-ISO استحکام هیدروستاتیک دراز مدت لوله برای زمان شکست 100 هزار ساعت در دمای°20C باید دست کم 8MPaتنش حلقه ای باشد. این آزمون ممکن است در دماهای بیشتر و به صورت تسریع شده انجام گیرد. در این صورت برای زمان شکست 50سال استحکام هیدروستاتیک لوله باید دست کم 6/5MPa باشد.
در اندازه گیری استحکام هیدروستاتیک کوتاه مدت باید تمام انداز های مختلف لوله تولید شده مورد آزمایش قرار گیرند. در استاندارد جهانی 4437)-(ISO لوله های پلی اتیلن بر پایه میزان استحکام هیدروستاتیک در شرایط مختلف به سه دسته تقسیم میشوند. همان طور که ملاحظه می شود لوله های دسته الف دردمای معمولی استحکام بیشتری دارند در حالی که لوله های دسته به در دمای زیاد استحکام بیشتری نشان می دهند. لوله های دسته ج در دمای زیاد عملکردی نظیر دسته Aدارند ، ولی در دمای عادی ضعیفتر از آن عمل می کنند. دستور کار انجام آزمایش تعین استحکام هیدروستاتیک لوله در سند ISO-1167 ارائه شده است.
دوام و استحکام دراز مدت لوله از طریق برون بابی  (Extrapolation)نتایج به دست آمده در آزمون فشار داخلی در دمای°C20 تعیین می شود و آزمون ترکیدن(Burst) در دمای °C60 انجام می گیرد. در صورتی که در دمای °C60 و تنش محیطی 5MPa ترکیدن لوله بیش از 10 هزار ساعت طول بکشد ، تعیین استحکام در °C20 از طریق انجام آزمون در دماهای °60C و °80C و تعمیم آن بر پایه قانون آرنیوس ضروری خواهد بود.
قابلیت جوشکاری
در ارزیابی قابلیت جوشکاری لوله های ساخته شده از رزین پلی اتیلن لازم است که این لوله ها به صورت لب به لب جوش گرمایی داده شوند و تحت آزمونهای مربوط قرار گیرند کیفیت اتصال بین دو لوله به وسیله روشهای مختلفی قابل بررسی و سنجش است که آزمونهای کشش ، خمش و کشش سریع و همچنین آزمون استحکام در برابر فشار داخلی آب و آزمون بارگذاری ساکن دراز مدت از آن جمله اند. تجربه نشان می دهد که از میان روشهای مختلف قابل اجرا ، آزمون کشش نمونه های لوله دارای اتصال جوش و آزمون استحکام در برابر فشار داخلی آب سودمندترند.اتصال نامطلوب باعث ایجاد شکست از ناحیه اتصال می شود، در حالی که در اتصال قابل قبول شکست در دو قطعه لوله پدید می آید. با توجه به تنوع نسبتا زیاد پلاستیکهای مورد استفاده در ساخت لوله های گاز رسانی ،لازم است که استحکام و پایداری اتصال از نظر سازگاری دو نوع پلاستیک نیز مورد بررسی قرار گیرد.
به طور خلاصه ، محل اتصال دو لوله پس از جوشکاری ابتدا از نظر ظاهری مورد بررسی عینی قرار می گیرد و سپس آزمونهای کشش و عملکرد دراز مدت روی آن انجام می یابد. این آزمونها شامل پایداری مکانیکی در برابر فشار داخلی آب در دمای °80Cو استحکام در برابر نیروی ساکن در دمای ° 80Cمی باشند. در این آزمونها باید شکست از نواحی غیر اتصالی و در طول دو لوله صورت گیرد.

فرسایش لوله بر اثر عوامل جوی
لوله های پلی اتیلن در فاصله زمانی ساخت و مصرف در شرایط مختلف نگهداری می شوند. هنگام نصب نیز ممکن است لوله برای مدت نسبتا" طولانی در معرض عوامل طبیعی نظیر آفتاب و باران قرار گیرد. با توجه به احتمال تخریب مولکولی پلی اتیلن و تغییر خواص آن لازم است که ارزیابی نسبتا دقیقی از این تغییر و میزان فرسایش به عمل آید. بر اساس استاندارد 4437-ISO درصد ازدیاد طول تا پارگی و استحکام در برابر فشار هیدرولیک داخلی نمونه های لوله باید در محدوده مجاز یاد شده باشند. طول تقریبی نمونه ها یک متر و قطر آنها مختلف است و در معرض انرژی تابشی دست کم معادل  3/5GJ/ m^2قرار گرفته اند.
در ضمن عوامل جوی نباید هیچ گونه تأثیر منفی بر قابلیت جوشکاری لوله ها داشته باشد. در این آزمون اطلاع از مقدار انرژی تابشی دریافتی عامل مهمی در تعیین مدت زمان انجام آزمایش است. مجموع انرژیهایی که از خورشید و تابشهای آسمانی به زمین می رسد به عوامل متعددی نظیر عرض جغرافیایی ، شرایط جوی و آلودگی هوا بستگی دارد. با تقریب مناسب ، مقدار انرژی در واحد زمان در محدوده طول موج 300 تا 3000nm در حدود 1000w/ m^2 است. در صورتی که محدوده طول موج 300 تا 800nm مورد نظر باشد مقدار انرژی در واحد زمان به 580w/ m^2 کاهش می یابد. این در مقدار عبارت اند از انرژی دریافتی در ساعت ۱۲ نیمروز با آسمان صاف در استوا.
براساس اندازه گیریهای انجام شده ، میانگین سالانه مقدار کل انرژی دریافتی در منطقه میامی (فلوریدای آمریکا) 6000MJ/ m^2 است. با توجه به در برداشتن 58 درصد سهم محدوده طیف مورد نظر 300 تا 800nm، مقدار انرژی برای این ناحیه  3480MJ/ m^2 خواهد بود. بدین ترتیب ،حداقل مدت نگهداری نمونه های لوله در معرض عوامل طبیعی و آفتاب برای انجام آزمون فرسایش در روش استاندارد 4437-ISO یک سال است . معمولا پس از 2 سال ، نگهداری لوله در معرض عوامل جوی و آفتاب نباید تغییر قابل توجهی در استحکام هیدرولیک لوله در شرایط دمای °C20 و °C80 به وجود آورد. برای تسریع انجام این آزمون می توان از منابع تابش پر انرژی استفاده کرد. لامپ زنون یکی از معمولترین منابع نوری مورد استفاده برای این منظور است. در صورت استفاده از لامپ زنون با انرژی تابش 940w/ m^2 (xenotest 1200cps) مدت نگهداری لوله در معرض آن به حدود 1028 ساعت کاهش پیدا می کند.

نتیجه گیری
کاربرد لوله و اتصالهای پلی اتیلنی در شبکه توزیع گاز بیش از 30 سال سابقه دارد. تجربه کار با این مواد نتایج مثبتی را به همراه داشته است. مواد اولیه مورد استفاده و تکنیکهای نصب و تجهیزات مربوط با سرعت بیشتری نسبت به گذشته در حال پیشرفت است. کاربرد لوله های پلی اتیلن در شبکه توزیع گاز از نظر ایمنی مسئله مهم و حساسی است. این موضوع وجود ضوابط قابل اعتماد را ایجاب می کند. ایجاد سختگیری در این مورد از طرفی بر درجه اطمینان می افزاید و از طرف دیگر از سرعت توسعه این صنعت می کاهد. معیارهای مورد بحث در این مقاله بر شواهد عینی ، تجربیات آزمایشگاهی و دانش بنیادی از خواص و رفتار مواد متکی است. برای تضمین ایمنی سیستمهای توزیع گاز از جنس پلی اتیلن ، ارزیابی دقیق رزین پلی اتیلن مورد استفاده در ساخت لوله ضرورت تام دارد. مهمترین معیارهای ارزیابی عملکرد لوله های ساخته شده از پلی اتیلن عبارت از استحکام در برابر فشار داخلی ، پایداری در برابر مواد تقطیر شده از گاز طبیعی، مقاومت در برابر نیروهای ضربه ای ، مقاومت نسبت به نشر سریع ترک های موجود ، مقامت نسبت به رشد کند ترکها ، پایداری در برابر عوامل محیطی و جوی و قابلیت جوشکاری است.

مراجع
[1] JI.V.DeBleu, Plastic Pipe Applied to Gas Distribution
World Wide, Proceedings of GRI 5th Plastic Piping Materials Workshop, June 19-21, 1985, Chicago, Illinois,
PP 13-18. 
[2] Commercial Bulletins, 1989-90. 
[3] Encyclopedia of Chemical Technology, Kirk Othmer, Vol.11 (1980).
[4] ISO Documents, International Standard Organization, 1983. 
[5] JASTM Standards, Vol.08.04, 1989 Annual Book of ASTM Standards. 
[6] M. Wolters, "Some Design Aspects of Plastic Gas Distribution Pipeline Systems", 17th. World Gas
Conference, 1988. 
[7] M. Wolters, F.L. Scholten, "Resin Qualification of PE Gas Pipes", 9th Plastic Fuel Gas Pipe Symp., New Orleans,USA, NOV.1985. 
[8] D.Kockott, Polymer Degradation and Stability, 25 (1989), P194-7.
 

این مقاله به صورت خلاصه در سایت قرار گرفته است و برای دریافت آن به صورت کامل شامل فرمول‌ها و نتایج به سایت سیویلیکا و دوماهنامه علوم و تکنولوژی پلیمر , مقاله 7، دوره 6، شماره 1، فروردین و اردیبهشت 1372 مراجعه نمای

محمد حسین نوید فامیلی : تهران ، دانشگاه تربیت مدرس ، دانشکده فنی و مهندسی، گروه مهندسی پلیمر، صندوق پستی ١١١ /١۴١۵۵

مهرزاد مرتضایی : تهران ، دانشگاه صنعتی مالک اشتر، مجتمع دانشگاهی مواد و مهندسی شیمی، صندوق پستی ١۵٨٧۵/١٧٧۴ دریافت : ٢۶ / ٩ / ٨١، پذیرش : ١ / ۴ / ٨٢

علیرضا شقایق : تهران ، دانشگاه تربیت مدرس ، دانشکده فنی و مهندسی، گروه مهندسی پلیمر، صندوق پستی ١١١ /١۴١۵۵

منتشر شده در دوماهنامه علوم و تکنولوژی پلیمر در سال ۱۳۸۲ – شماره 3 , صفحات 147 الی 156

چکیده : 

در این پژوهش ، روش جوش الکتریکی که در آن جوش و اتصال لوله های پلی اتیلن به کمک جریان الکتریسیته انجام میگیرد بررسی شده و با مطالعه دما و فشار مذاب و تغییرات نیروی ظاهر شده در حین چرخه جوش سعی شده است تا الگوی مناسبی برای فرایند جوش الکتریکی ارائه شود. این بررسیها اثر زمان جوش ، دما و فشار مذاب را روی فصل مشترک جوش و چگونگی افزایش نیروی اتصال را همراه با افزایش زمان جوش نشان میدهد. در روش مورد نظر یک لوله ماشین کاری شده در حفره لوله ماشین کاری شده دیگر وارد و اتصال محکمی از همان جنس ساخته میشود. در محل اتصال محیط مقاوم الکتریکی وجود دارد که در اثر عبور جریان الکتریسیته گرم شده و باعث ذوب دو قطعه پلیمر مجاور ، جوش خوردن آنها و ایجاد اتصالی محکم و بدون نشت و گرفتگی میشود. در این پژوهش ، ابتدا اتصال صفحه های پلی اتیلن به روش جوش الکتریکی انجام و شرایط جوشکاری بهینه شده است. به موازات آن ، اتصال صفحه های یاد شده به روش معمول و متداول جوش گرمایی نیز انجام شده و نتایج حاصل از دو روش با هم مقایسه میشوند. در مرحله بعد با اعمال شرایط بهینه جوش الکتریکی، اتصال لوله های پلاستیکی از همان جنس نیز انجام و نتایج ارائه میشوند.

 

این مقاله به صورت خلاصه در سایت قرار گرفته است و برای دریافت آن به صورت کامل شامل فرمول‌ها و نتایج به سایت سیویلیکا و دوماهنامه علوم و تکنولوژی پلیمر در سال ۱۳۸۲ – شماره 3 , صفحات 147 الی 156 مراجعه نماید

مقدمه
اتصال لوله های پلی اتیلن به دلیل شرایط کاربرد و مقاومت آنها در برابر مواد شیمیایی همواره با اهمیت بوده است. یکی از روشهای اتصال که در اکثر شرایط قابل استفاده است، جوشکاری  به روش جوش الکتریکی است. در فرایند جوش الکتریکی، انرژی لازم برای ایجاد اتصال بین قطعات در اثر عبور جریان الکتریکی متناوب سینوسی (معمولاً V ۵/٣٩) از حلقه مقاوم گرمایی تولید میشود. برای کنترل انرژی کلی وارد  شده به اتصال ،  معمولاً  جریان الکتریکی را برای مدت زمان مشخص از سیم پیچ عبور میدهند.
پژوهشگران نشان داده اند که برای به حداکثر رسیدن استحکام پیوند در یک اتصال القایی جوش الکتریکی، انرژی جوش معمولاً mm٢/J ٣/٩ است. البته ، بسته به اجزای مختلف اتصال ، انرژی جوش بین ٢ تا mm٢/J ١٣  نیز گزارش شده است. این انرژی باید به سرعت در محل اتصال پخش شود، در غیر این صورت قسمت درونی به میزان بیشتری گرم و تخریب میشود. در این شرایط دمای سیم ، که از مقاومت گرمایی آن تخمین زده میشود، ممکن است تا oC١٠٠ بیشتر از دمای قسمت درونی باشد و دمای قسمت درونی در هر زمان دلخواه جوش با افزایش توان ، زیاد شود. در بیشتر مدلها، نوع اتصالات رابط را آزمایش میکنند و ساختار را متقارن محوری (axi-symmetric) در نظر میگیرند تا تجزیه و تحلیل آسانتر انجام گیرد. همچنین ، حرکت مذاب در نظر گرفته نمیشود و تغییرات مهم از نظر خواص فیزیکی پلی اتیلن همراه با تغییر دما منظور میشوند . البته ، برخی مطالعات از لحاظ عددی فرایند اتصال جوش الکتریکی را به شکل مدل ارائه میدهد و نیمرخ دما را پیش بینی میکند. اکثر فنون اختلاف محدود (finite difference) میتوانند دو یا سه بعدی باشند و شکاف اتصال را در نظر نگیرند.  
چرخه جوش الکتریکی، دمای پلی اتیلن را معمولاً تا oC ٢٠٠ بالا میبرد و متوسط چگالی آن را تا ٢٠ درصد کاهش میدهد که در نتیجه فشار در محل اتصال بالا میرود، زیرا مناطق سرد و جامد مانع از حرکت حجم زیاد پلی اتیلن به بیرون از محل جوش میشوند. فشار مذاب تاحدود bar ۶ افزایش مییابد که در مورد اتصالات با نصب محکم (بدون شکاف ) فشار مذاب میتواند بیشتر باشد. اگر نیروی پیوند به عنوان تابعی از زمان جوش در نظر گرفته شود ، در کل چهار مرحله برای رشد نیرو مشاهده میشود:
الف – دوره تکوین : در این دوره که با پیوند فاقد نیرو مشخص میشود، با عبور جریان گرما پلیمر منبسط شده و شکاف اولیه پر میشود، 
ب -تشکیل پیوند و جوش : در پایان دوره تکوین ، شکاف بین لوله و رابط پر شده و پلیمر روی حفره اتصال دهنده و قسمت خارجی نوک لوله ذوب می شود و فشار قابل سنجش مذاب بوجود میآید، 
ج -قسمت مسطح : در پایان مرحله تشکیل پیوند و مرحله جوش ، حجم نسبتاً زیادی از رزین مذاب در قسمت درونی جوش بوجود میآید. در قسمت مسطح ، حجم ماده مذاب، دمای سیمهای مقاوم گرمایی، فشار مذاب و دمای فصل مشترک تا حداکثر مقدار افزایش مییابد.
د -تخریب : در صورتی که زمان جوش بیشتر از زمان تعیین شده افزایش یابد، دوره زیاد گرما نه  تنها کل انرژی الکتریکی را افزایش میدهد، بلکه دمای پیوند را نیز بالا میبرد و موجب تخریب پلیمر میشود. وقتی فرایند به زمان مشخص جوش میرسد، باید جریان سیم پیچ مقاوم گرمایی قطع شود تا پلیمر موجود در فصل مشترک سرد شود و فشار مذاب کاهش یابد. سرد شدن پلی اتیلن در نهایت باعث افزایش تبلور پلیمر میشود.
کارهای انجام شده روی لوله ها و اتصالات با شکافهای مختلف نشان میدهد که کیفیت پیوند در شکافهای کوچک کمتر است و بعد به آرامی افزایش مییابد و نیروی پیوند برای شکافهای ٢ درصد وبزرگتر ثابت نگه داشته میشود، اما بعد از آن نیروی پیوند با افزایش شکاف کاهش پیدا میکند. با افزایش شکاف بین لوله و رابط دوره تکوین افزایش و فشار نقطه اوج کاهش مییابد.
پژوهشگران برای توصیف بیشتر اثر زمان جوش روی استحکام پیوند از دو روش نظری و تجربی استفاده کرده اند. مارشال وگاسگرو اتصالات رابط mm١٨٠ را با نیروی اندک بوجود آورده و نمونه های آزمایشی از اتصال تهیه کرده اند. آنها از روی حداکثر نیروی اندازه گیری شده ، یک پارامتر مکانیکی سختی (Kc) محاسبه کرده اند که نمودار Kc در برابر زمان ذوب یک دوران تکوین را قبل از اندازه گیری نیروی پیوند نشان میدهد و آن گاه با افزایش زمان جوش قبل از ناهموار شدن ، نیروی اتصال زیاد میشود[١٣-١١]. نیشیمورا و همکاران نیز در مورد اتصالات شبیه سازی شده جوش الکتریکی، برشهایی از اتصال تهیه کرده و نیروی کشیدگی و طول عمر در oC ٨٠ را برای زمانهای مختلف جوش و سرعتهای مختلف نیروی وارد شده ، اندازه گیری کرده اند. 
نمودارهای رسم شده نیروی پیوندی در برابر زمان جوش مشابه بودند که آزمایشهای نیروی کشیدگی و طول عمر در oC٨٠ یک دوره تکوین را قبل از افزایش نیروی پیوندی در اثر ازدیاد زمان جوش و بعد نیز یک قسمت مسطح را نشان میدهند.
بیش از چهار دهه است که سالم بودن برای مدت طولانی و استحکام و فشاری که سیستم لوله های پلاستیکی تحمل میکنند با اجرای آزمایشهای طول عمر بررسی میشود. یک لوله یا یک مجموعه اتصال و لوله با ترکیب ثابتی از فشار و گرما، تحت فشار قرار میگیرد تا به حالت تعادل برسد. این آزمایش برای ترکیبات گوناگون فشار درونی و گرما تکرار میشود. به کمک یک روش استاندارد و قیاسی میتوان استحکام ۵٠ ساله ای را برای سیستم لوله از روی داده ها مشخص کرد و با این کار میتوان فشار درونی و دوام قابلیتهای یک سیستم را اندازه گرفت. اما، این روش بنا به دلایل زیر مطلوب نیست :
-پیوندهای صحیح جوش الکتریکی در طول قسمت درونی جوش از بین نمیروند، زیرا در حین آزمایش در دمای oC ٢٠ نرم و در  oC ٨٠ ترد و شدرک نپیدونه د مهیایش وخندو،ب جوش الکتریکی وقتی دما به oC٨٠ میرسد، در طول بدنه اتصال دهنده به آهستگی ترکهایی ظاهر میگردد و  همین ترکها در  oC ٨٠ طول عمر یک ساله دارند. به همین علت، آزمایش در فشار ثابت و درونی برای ارزیابی عوامل کنترل استحکام پیوند متداول نیست. معمولیترین روش اندازه گیری استحکام پیوند، برش مقاطعی از اتصالات تشکیل شده جوش الکتریکی است که همین مقاطع تحت آزمون کشش قرار میگیرند. اما، باید توجه داشت که آزمایشهای کوتاه مدت هنوز برای مدل کردن و پیش بینی استحکام بلندمدت پیوندهای جوش الکتریکی لوله ای مناسب نیستند و آزمایش فشار درونی اتصالات جوش الکتریکی در دمای  oC ٨٠ لازم است تا اطمینان حاصل شود که پلیمر مورد نظر برای تولید اتصالات مقاومت خوبی در برابر رشد آهسته ترک دارد.

این مقاله به صورت خلاصه در سایت قرار گرفته است و برای دریافت آن به صورت کامل شامل فرمول‌ها و نتایج به سایت سیویلیکا و دوماهنامه علوم و تکنولوژی پلیمر در سال ۱۳۸۲ – شماره 3 , صفحات 147 الی 156 مراجعه نماید

تجربی مواد
باتوجه به کاربرد گسترده جوش الکتریکی در لوله های پلی اتیلنی سنگین مورد استفاده در طرحهای انتقال گاز، در این پژوهش از این ماده پلیمری استفاده شده است. این مواد منحصراً توسط شرکت ملی گاز ایران از شرکت سولویاس آ به شکل گرانولهای سیاه در بسته بندی kg٢۵ وارد میشود و دارای مشخصات زیر است: شماره شناساییLIA٠۶۵٧١، چگالی در دمای oC  ٢٣ برابر g/cm٣ ٠/٩۴٧٢، زمان القا درoC ٢٠٠ قابل قبول و شاخص جریان مذاب در oC ١٩٠ برابر min١٠/g٠۶٧.المان مورد استفاده در این پژوهش ، المان کروم – نیکل ساخت کشور آلمان با مشخصات زیر است : ضخامت mm ٠/٣، ترکیبات ٨٠  درصد کروم – ٢٠ درصد نیکل و مقاومت اسمی Ω/ ٢٠/٣١. لوله پلی اتیلنی مورد استفاده از پلی اتیلن یاد شده که قطر داخلی ، قطر خارجی و ضخامت آن به ترتیب عبارتند از : ١٨ ، ٢۵ و mm ٣/۵. 

دستگاهها
برای شکل دهی صفحه های پلیمر از پرس هیدرولیک ساخت کشور آلمان  با حداکثر فشار bar ١٠٠ و حداکثر دمای قالب oC ۴٠٠، مجهز به سیستم خنک کننده با آب سرد استفاده شده است. برای تراش دادن انتهای لوله ها و صفحه های پلی اتیلن ، دستگاه تراش مدل TNBR۵٠ ساخت گروه ماشین سازی تبریز با حداکثر دور rpm ٢۵٠ بکار گرفته شده است. به منظور تا مین انرژی الکتریکی لازم برای فرایند جوش الکتریکی، از منبع ولتاژ ساخت صنایع الکترونیک ایران مدل ٨٣٠٣ با محدوده ولتاژ و جریان V ۴-٠ وA ۴-٠ استفاده شده است. برای ثابت و بیحرکت نگهداشتن صفحه های پلی اتیلن ، دو صفحه فلزی با ابعاد mm ١٧٠*٨٠*١٧ که توسط پیچ و مهره روی هم محکم میشوند، به عنوان دستگاه نگهدارنده بکار گرفته شده است. به منظور تهیه سیم پیچ مورد استفاده در جوش صفحه های پلی اتیلن ابزار تولید سیم پیچ به صورت دستی ساخته شده که از یک صفحه چوبی و دو ردیف میله های نازک تشکیل شده است. فاصله دو ردیف از هم mm ١٠ و فاصله میله ها در هر ردیف mm ٢ است. برای اندازه گیری کیفیت جوش ، از یک دستگاه کشش اتوماتیک با قابلیت ثبت نتایج آزمایش استفاده شده است. 

روشها
تهیه صفحه های پلی اتیلن این صفحه ها از پلی اتیلن سنگین مخصوص تولید لوله های انتقال گاز  با استفاده از دستگاه پرس گرم تولید میشوند. در این روش ابتدا قالب تا دمای oC ٢٠٠ گرم میگردد. سپس ، g۴۵ گرانول پلی اتیلن سنگین داخل قالب ریخته میشود و پس از min ۵ فکهای پرس با فشار bar ١٠٠ به مدت min ٧ بسته میشوند. بعد از این مرحله ، سرد کردن قالب به وسیله گردش آب از میان صفحه های خنک کن به مدت min ١٠ ادامه مییابد و در نهایت، قطعه تولید شده به آرامی از قالب جدا شده و به اندازه mm ۵٠*٧۵*٣  برش داده میشود.

 تهیه سیم پیچ مقاوم گرمایی
برای تهیه این سیم پیچ ها از ابزار تولید سیم پیچ ساخته شده بطور دستی استفاده میشود. به این منظور سیم مقاوم گرمایی یک در میان از میله های روبه روی هم عبور داده شده و بخوبی کشیده میشود تا شکل نهایی سیم پیچ را بخود گیرد. ابعاد سیم پیچ برای جوش صفحه ها mm١۵*١١ و برای جوش لوله ها mm ۶٧*١٢ درنظر گرفته میشود. این اندازه ها با سعی و خطا بدست آمده است و برای انجام آزمون کشش مناسب است.در مرحله بعد، سیم پیچ تولید شده به مدت min ۵ زیر پرس bar١٠٠ قرار داده  میشود تا کاملاً مسطح گردد و ضخامت آن از ٠/٣ به mm ٠/٢ کاهش یابد و سطح تماس بیشتری پیدا کند. 

فرایند اتصال صفحه‌ها  به روش جوش الکتریکی
صفحه های  پلی اتیلن  که  باید  جوش  داده  شوند  به  اندازه هایmm٧۵*۵٠*٣ برش داده میشوند. طراحی جوشکاری این صفحه هاباید به گونه ای انجام پذیرد که آزمون کشش براحتی امکان پذیر باشد و نیرو در قسمت جوش داده شده متمرکز گردد تا شکست در این محل رخ دهد و قطعه جوشکاری شده از محلی به جز محل جوش دچار پارگی نشود. به این منظور، مساحت محل جوش کسری از مساحت هر صفحه در نظر گرفته میشود و همچنین دو طرف صفحه ها آزاد میماند تا براحتی بین فکهای دستگاه کشش قرار گیرد و خطاهای آزمایش به حداقل برسد.
برای شروع جوشکاری، سیم پیچ مسطح در قسمت تعیین شده برای جوشکاری، که در شکل ٢ به صورت خط چین نمایش داده شده است، بین دو صفحه قرار میگیرد و صفحه های پلاستیکی در دستگاه نگهدارنده ، ثابت و بدون حرکت نگه داشته میشوند. برای ایجاد جریان الکتریکی، دو سر سیم پیچ به منبع تغذیه وصل شده و مطابق با طرح آزمایش ولتاژ، جریان و مدت زمان جوشکاری تنظیم میشود. پس از گذشت مدت زمان معین ، جریان الکتریسیته قطع و زمان خنک شدن قطعه شروع میشود. در پایان زمان سرمایش ، قطعات جوش خورده به آرامی از دستگاه نگهدارنده خارج میشوند تا تحت آزمون کشش قرار گیرند. 
با استفاده از آزمایشهای اولیه به روش حدس و خطا تعدادی از پارامترها همچون شکل هندسی محل جوش ، وضعیت سیم پیچ و مدت زمان سرد شدن قطعه بهینه شدند . در این حالت مساحت محل جوش برابر با mm ١٢*١۵ در نظر گرفته شد. سیم پیچ به گونه طراحی میشود که مقاومت آن ٢/۵ تا  ٢/٨ باشد و مدت زمان مناسب برای سرد شدن قطعه s ۶٠ است. پارامترهای مهم دیگر عبارتند از: اختلاف پتانسیل ، شدت جریان منبع تغذیه و مدت زمان برقراری جریان الکتریسیته که به ترتیب در محدوده های ۴/۵ تا V۶، ١/٨ تا A ٢/۵ و ٣٠ تا s ٨٠ بررسی شدند. اختلاف پتانسیل و شدت جریان را میتوان در توان الکتریکی مستتر دید و کل انرژی مورد نیاز برای جوشکاری دربرگیرنده هر سه پارامتر جوشکاری یعنی اختلاف پتانسیل ، شدت جریان و مدت زمان جوشکاری است.

فرایند اتصال صفحه ها به روش جوش گرمایی
صفحه های مورد استفاده و محل جوش در این آزمایش ، هم اندازه صفحه های جوش داده شده به روش جوش الکتریکی طراحی میشوند تا نتایج قابل مقایسه باشند. به این منظور صفحه های با ابعاد mm ٧۵*۵٠*٣ بریده و محل جوش با ابعاد mm ١۵*١٢ علامتگذاری میشوند. گرمای لازم برای جوشکاری به وسیله یک قطعه فلزی با ابعاد محل جوش ، که به کمک فکهای پرس تا دمایoC ٢٠٠ گرم شده است، تامین میشود و در یک مدت زمان معین صفحه ها گرم میشوند. سپس ، صفحه ها به گونه ای روی هم قرار میگیرند که محلهای جوش در دو صفحه بر هم منطبق باشند و در دستگاه نگهدارنده ثابت میشوند تا جوش محکم شود. پس از انجام آزمایشهای اولیه ، شرایط آزمایش معین میشود. در همه نمونه ها زمان سرمایش s ۶٠  درنظر گرفته شده است. سطح محل جوش برابر با سطح محل جوش در نمونه های جوش  الکتریکی است. محدوده تغییرات دمای صفحه گرمایی و مدت زمان گرمادهی به ترتیب ١٨٠ تا oC ٢٠٠ و ٢۵ تا s ۴٠ است. نمونه های جوشکاری شده به این روش H١ تا H۶ نامگذاری شده اند.

آزمون کشش صفحه های جوش داده شده
برای انجام آزمون ، نمونه های جوش داده شده از قسمت آزاد بین فکهای دستگاه کشش قرار داده میشود و با سرعت مناسب کشیده میشوند. پس از انجام آزمون کشش ، نمونه هایی که از قسمتهایی غیر از محل جوش شکسته شده اند از رده خارج و فقط نمونه هایی که از محل جوش دچار شکست شده اند برای تعیین میزان استحکام جوش مورد بررسی قرار میگیرند. 

فرایند اتصال لوله ها به روش جوش الکتریکی
با بررسی نتایج حاصل از جوشکاری صفحه ها، محدوده شرایط بهینه برای جوش لوله ها معین میشود. مراحل انجام جوش الکتریکی روی لوله های پلاستیکی به شرح زیر است : 
– ابتدا با استفاده از دستگاه تراش ، سر یکی از لوله ها به شکل نوک (nipple) و سر لوله دیگر به شکل گودی (socket)تراش داده میشود، به طوری که ضخامت قسمت تراشیده شده از داخل یا بیرون لوله کمی بیشتر از نصف ضخامت دیواره لوله و عمق تراش در حدودmm١٣ باشد.
-سیم پیچ های تهیه شده با ابعاد mm۶٧*١٢ روی نوک لوله نصب شده و سپس با دقت، طوری که سیم پیچ فشرده نشود، نوک لوله داخل حفره لوله دیگر قرار داده میشود.
-مطابق روش جوشکاری صفحه های پلیمری، دو سر سیم پیچ به دستگاه منبع تغذیه وصل شده و نمونه های مختلف با شرایط متفاوت (مدت زمان جوشکاری ٣٠ تا s ٨٠ و توانهای الکتریکی ۴ تا W ٨/۵) جوشکاری میشوند. نمونه های حاصل به صورت P١ تا P١١ نامگذاری شدند. 
آزمون کشش لوله های جوش داده شده برای انجام آزمون کشش روی لوله جوشکاری شده ، ابتدا دو سر لوله به طول cm ۵، به گونه ای که قسمت جوشکاری شده صدمه نبیند، پرس میشود تا مسطح شده و بین فکهای دستگاه کشش قرار گیرد. سپس ، با تنظیم شرایط آزمون کشش انجام و نتایج مربوط به نمونه هایی که از قسمت جوشکاری شده شکسته اند ثبت میشود. 

نتایج و بحث
اتصال صفحه‌های پلی اتیلن به روش جوش الکتریکی برای اینکه از نتایج آزمایش بتوان برای اندازه های مختلف محل جوش استفاده کرد، بهتر است شرایط آزمایش بر واحد سطح محل جوش تقسیم شود. بنابراین ، میتوان نتایج را براساس توان الکتریکی بر واحد سطح (W/cm٢) و کل انرژی جوش را بر واحد سطح (J/cm٢) بیان کرد.
اتصال لوله های پلی اتیلن به روش جوش الکتریکی با استفاده از نتایج آزمایشهای جوشکاری صفحه های پلی اتیلن ، روش جوش الکتریکی به دلیل نتایج بهتر و سادگی فرایند برای جوشکاری لوله های پلی اتیلن در نظر گرفته شد و طراحی آزمایش انجام گردید.
مشاهده می شود که شرایط انتخاب شده برای جوشکاری مناسب است، مشروط به اینکه مدت زمان جوش از حد معینی فراتر نرود و مشکل نشتی و غیریکنواختی بوجود نیاید. با رسم نمودار نیروی شکست اتصال (به عنوان شاخص استحکام جوش ) بر حسب مدت زمان جوشکاری و توان الکتریکی بکار رفته میتوان تحلیل مناسبی از شرایط جوشکاری ارائه کرد.با توجه به شکل ۶ و مشاهدات انجام شده ، شرایط نمونه P۶ ( مدت زمان s ۵٠ و توان الکتریکی cm٢W/ ۴/٨۵) بهترین شرایط جوشکاری است، زیرا علاوه بر اینکه اتصال ایجاد شده از استحکام زیادی برخوردار است، نمای ظاهری محل جوش نیز مناسب است. 

نتیجه گیری
بر اساس مطالعات و اطلاعات بدست آمده از نمونه های جوشکاری شده در این پژوهش درباره روش جوش الکتریکی برای اتصال لوله های پلی اتیلن ، نتیجه گیری نهایی به شرح زیر است:
– توان الکتریکی زیاد، موجب ذوب مواد پلیمری در زمان کوتاه میشود که این امر  عدم کنترل زمان جوش ، احتمال سوختن مواد پلیمری و عدم یکنواختی، نشتی و تغییر شکل لوله را به دنبال خواهد داشت. 
-برای ذوب کامل محل جوش  با استفاده از توان الکتریکی کم مدت زمان زیادی لازم است و در این شرایط گرمای بیشتری به هدر میرود و جوش به صورت ناقص انجام می شود. 
-در توان الکتریکی ثابت با افزایش زمان جوش ، استحکام پیوند افزایش مییابد، ولی افزایش بیش ازحد زمان جوش موجب ایجاد نشتی و تغییر شکل لوله میشود. 
– به دلیل نزدیکی بیش از حد شرایط جوشکاری به یکدیگر، تغییرات اندک در شرایط جوشکاری باعث تفاوت عمده در نتایج خواهد شد، بنابراین بهینه سازی شرایط و انجام آزمایشهای جوش مستلزم دقت فراوان است. 
-مشاهدات و نتایج بدست آمده از جوش صفحه های پلی اتیلن بطور قابل قبول موید مدلهای ریاضی ساده و یک بعدی است.
– پیشنهاد میشود به منظور ایجاد یکنواختی در ناحیه جوش در جوشکاری الکتریکی از مش های جوش الکتریکی توری شکل استفاده شود. همچنین ، حل معادله های ریاضی چند بعدی با درنظر گرفتن اثر نفوذ مولکولی در استحکام جوش ، بسیار راه گشا خواهد بود. 

مراجع 
1. Usclat D., Producing a Good Joint Electrofusionittings, Pro  ceedings of 9th Plastic Fuel Gas Pipe Symposium,  57, Louisiana, 1985.
2. Nishimura H. and  Nakakura M., Effect of Design Factors of EF Joints on Fusion Strength, Proceedings of 11th Plastic Fuel Gas Pipe Symposium,99, San Francisco, 1989.
3. Kanninen M.F., A Theoretical and Experimental Evaluation of the Long Term Interity of an Electrofusoin Joint , Proceedings of 8th  Plastics Pipes, B2/3, Koningshof, 1992.
4. Nakashiba A. and Nishimura H., Fusion Simulation of Electrofu sion Joint for Gas Distribution, Polym. Eng. Sci.,33, 1146 1151, 1993.
5. Nishimura H., Inoue F. and Ishikawa T., Design of EF Joints and Evaluation of Fusion Strength Using Fusion Simulation Tech nology, Proceedings of International Gas Research Conference, London, 1992.
6. Nussbaum M., Meister E. and Dufour D., Modelling Method for the Design of Electroweldable Polyethylene Parts, Gaz  de France, Paris, 1989.
7. O’Donoghue P.E., Results of a Thermo mechanical Analysis Model for Electrofusion Joining of PE Gas Pipes, Proceedings of International 12th Fuel Gas Pipe Symposium, 331, Boston 1991.
8. Ibid, Nussbaum M., Electrofusion of Polyethylene: How and Why, 324, Boston, 1991.
9. Bowman J., A Review of the Electrofusion Joining Process for Polyethylene Pipe Systems, Polym. Eng. Sci., 37, 674 691, 1997.
10. Usclat D., Characteristics of a Good Joint with  Electrofusion Fittings, Proceedings of 6th International Conference on Plastic Pipes,31A, Paris, 1985.
11. Marshal G.P.  and Cosgrove B.G., The Use of a Fracture Mechanics Approach for Assessment of EF Welding of MDPE, Proceedings of Advances in Joining Plastics and Composites, Bradford, 1991.
12. Bowman J., Procedures for Quantifying the Strength of Elec trofusion Joints, Proceedings of 8th  Plastics Pipes, B2/5, Kon ingshof, 1992.
13. Bowman J., The Assessment of the Strength of EF Joints, Pro ceedings of 12th  Plastic Fuel Gas Pipe Symposium,311, Boston, 1991.
14. Masaki A., Verification of EF Joint Fusion Strenght Evaluation Using Model Specimen, Proceedings of 12th Plastic Fuel Gas Pipe Symposium,298, Boston, 1991.
15. Gaube E., Thermoplastic Pipes: Experience of 20 Years of Creep Rupture Testing, Kunststoffe,66, 27, 1976.
16. Plastic Pipes for the Transport of Fluids, Standard Extrapolation Method, ISO Dp9080.2, 1987.
17. Ewing L and Maine L., The Electrofusion of PE Gas Pipe Sys tems in British Gas, Proceedings of 8th Plastic Fuel Gas Pipe Symposium,Louisiana, 1983.
18. Nakano T., Strength Evaluation of EF Joints in Polyethylene Gas Piping Systems, Proceedings of 11th Plastic Fuel Gas Pipe Symposium, 112, San Francisco, 1989.
19. Holman J.P., Heat Transfer,8th ed., Mc Graw Hill, New York, 1997.
20. Perry R.H., Chemical Engineering Handbook, 5th ed., Mc Graw Hill, New York, 1947.

 این مقاله به صورت خلاصه در سایت قرار گرفته است و برای دریافت آن به صورت کامل شامل فرمول‌ها و نتایج به سایت سیویلیکا و دوماهنامه علوم و تکنولوژی پلیمر در سال ۱۳۸۲ – شماره 3 , صفحات 147 الی 156 مراجعه نماید

محمدرضا سلیمی – کارشناسی ارشد مهندسی عمران ، سرپرست بخش تخصصی ، امورفاضلاب و محیط زیست ، شرکت طوس آب

علی وثوق – دانشجوی کارشناسی ارشد عمران – محیط زیست دانشگاه تهران ، کارشناس فنی و مهندسی شرکت طوس آب

منتشر شده در مجله آب و فاضلاب شماره 67 سال ۱۳۸۷ ( صفحات 71 الی 77 )
چکیده : 
لوله به عنوان یکی از اجزای مهم شبکه های جمع آوری فاضلاب بخش قابل توجهی از هزینه ها را به خود اختصاص می دهد. با توجه به این امر و نیز روند رو به رشد طراحی و اجرای خطوط جمع آوری و انتقال فاضلاب در سالهای اخیر در کشور ، انواع مختلفی از لوله وارد بازار شده است. در این راستا ، انتخاب صحیح لوله و نیز کنترل فنی و کیفی آنها حائز اهمیت می باشد. در این مقاله سعی شده است در ابتدا انواع لوله های مورد استفاده در شبکه های جمع آوری فاضلاب (شهری و روستایی ) مورد بررسی قرار گیرد و سپس در ادامه ، اهمیت کنترل فنی و کیفی انواع لوله های پلی اتیلن دو جداره مورد استفاده در خطوط فاضلابرو ارائه گردد. در پایان مقاله نیز مباحث مربوط به نحوه و شرایط کنترل فنی و بازرسی لوله های پلی اتیلن فاضلابی در مراحل ساخت و بهره برداری ارائه شده است.
شبکه های جمع آوری فاضلاب ، کنترل فنی و کیفی ، لوله های پلی اتیلن دو جداره

این مقاله به صورت خلاصه در سایت قرار گرفته است و برای دریافت آن به صورت کامل شامل فرمول‌ها و نتایج به سایت سیویلیکا و مجله آب و فاضلاب شماره 67 سال ۱۳۸۷ ( صفحات 71 الی 77 )مراجعه نماید

مقدمه
به طور کلی بخش قابل توجهی از هزینه های اجرای تاسیسات جمع آوری و تصفیه فاضلاب شهری مربوط به هزینه های خرید و کارگذاری لوله های مورد استفاده در طرح می باشد. لذا با توجه به تنوع گسترده تولید لوله با جنس های مختلف و توسعه صنایع داخلی در این بخش، مسئله تصمیم گیری در انتخاب نوع و جنس لوله متناسب با نیازهای فنی طرح از اهمیت خاصی برخوردار است. در این راستا کنترل فنی و کیفی لوله های پلی اتیلن دو جداره فاضلابی (در مراحل طراحی، خرید، تولید، کارگذاری و بهره برداری) نیز قابل تامل  مهم می باشد.

1-    عوامل مهم و موثر در انتخاب نوع و جنس لوله (مرحله طراحی)
طرح شبکه های جمع آوری فاضلاب باید پارامترهای زیر را در هنگام انتخاب نوع و جنس لوله جهت طراحی و تحلیل هیدرولیکی شبکه های جمع آوری فاضلاب مد نظر قرار دهد :

1.    کیفیت فاضلاب خام
2.    نوع و جنس زمین در محل نصب لوله.
3.    عمق کارگذاری و نصب لوله 
4.    بارهای ترافیکی وارد بر لوله 
5.    درجه حرارت محیط
6.    حداقل بودن میزان نشت لوله (به داخل و یا به خارج)
7.    سهولت کاربرد لوله در محل کارگذاری و بهره برداری (با توجه به نوع و نحوه اتصال)
8.    سهولت جابجایی لوله در مراحل بارگیری، حمل و نقل و انبار داری.
9.    طول عمر مفید لوله و اتصالات
10.    قابلیت تولید در داخل کشور (لوله و اتصالات)
11.    وجود و یا عدم وجود استانداردهای بین المللی و یا ملی برای مراحل ساخت و کنترل کیفی لوله و اتصالات
12.    قیمت خرید و هزینه حمل و نقل و کارگذاری (لوله و اتصالات)
13.    مقاومت لوله در برابر بارهای خارجی و داخلی وارد بر آن
14.    مقاومت لوله در برابر پدیده خوردگی در جدار داخلی و خارجی (ناشی از خوردگی شیمیایی، بیولوژیکی)
15.    حداقل و حداکثر فشارهای داخلی و خارجی قابل تحمل توسط لوله
16.    زبری جدار داخلی لوله و چگونگی تغییرات آن در طول دوره عمر مفید.
17.    قابلیت دوام و انعطاف پذیری لوله
18.    نوع و نحوه اتصال لوله و قابلیت های تنوع در این خصوص (توسط سازندگان)
19.    طول لوله و قابلیت های تنوع تولید در این خصوص (توسط سازندگان)
20.    نیازمندی های لوله به منظور بستر سازی زیر و اطراف آن به هنگام کارگذاری
21.    وزن و سبکی لوله
22.    قابلیت های موجود به لحاظ امکان کنترل فنی و کیفی لوله (وجود استانداردها، آزمایشگاه های مرجع و امکان نظارت).

با توجه به پارامترهای فوق، استفاده از انواع لوله پلاستیکی در مقایسه با سایر لوله برای اجرای طرح های جمع آوری و انتقال فاضلاب در کشور ( فاضلاب شهری ، فاضلاب روستایی و فاضلاب صنعتی) رو به گسترش است. ویژگی های این لوله عبارتند از :
–    طول عمر زیاد و مقاومت مناسب در برابر پدیده خوردگی
وجود گازهای خورنده از جمله گاز H2S در فاضلاب خام جاری در فاضلابروها، همراه با بخار آب سبب تولید اسید سولفوریک شده که می تواند اثرات مخربی را به همراه داشته باشد. ماهیت لوله پلاستیکی از جمله پلی اتیلن به دلیل نوع مواد اولیه به گونه ای است که از این امر تاثیر نمی پذیرد و از این حیث نسبت به سایر انتخاب های موجود برتر می باشد.
–    قابلیت تولید و تامین نسبی مواد اولیه مورد نیاز در داخل کشود.
–    وجود تولید کنندگان مختلف لوله و اتصالات مورد نیاز با توانمندی فنی قابل قبول در داخل کشور.
–    هزینه های نسبتاً کمتر خرید، حمل و نصب در مقایسه با سایر لوله های قابل استفاده.

شناسایی انواع لوله های مورد استفاده در شبکه های جمع آوری فاضلاب شهری و روستایی در ایران (تاکنون و در آینده)
به طور کلی متناسب با رشد و پیشرفت تکنولوژی در داخل کشور، در طی دو دهه اخیر انواع لوله با جنس های مختلف در طرحهای جمع آوری فاضلاب شهری در ایران مورد استفاده قرار گرفته است، که به ترتیب تقدم زمان کاربرد می توان به موارد زیر اشاره کرد:
1-    لوله های آزبست سیمان (گروه فاضلابی)
2-    لوله های بتنی (ساده و مسلح همراه با پوشش و بدون پوشش)
3-    لوله های پلی اتیلن
o    لوله دوجداره فاضلابی عمدتا در طرح های فاضلاب شهری
o    لوله تک جداره در اقطار 110 تا 315 میلی متر و فشارر کار 4 و 6 اتمسفر عمدتاً در طرح های فاضلاب روستایی.
4-    لوله های U.P.V.C (در اقطار و فشار کارهای مختلف در طرح های فاضلاب شهری و روستایی)
5-    لوله های پلی کریت 
6-    لوله های سفالی
توضیع جمعیت در شهرهای ایران در جدول 1 ارایه شده است . به استناد اطلاعات موجود در طرح های مطالعاتی و یا اجرایی در سطح کشور مقدار انواع لوله های فوق الذکر به تفکیک قطر و جنس که تاکنون در طرحهای جمع آوری فاضلاب شهری و روستایی مورد استفاده قرار گرفته در شکل های 1 و 2 مشخص شده است. 
نتایج تحقیقات نشان می‌دهد که در حال حاضر بیشترین نوع لوله مورد استفاده در طرح‌های جمع آوری فاضلاب لوله‌های پلاستیکی خوصا لوله‌های از جنس پلی اتیلن میباشد. شایان ذکر است که در طرح‌های فاضلاب شهری لوله‌های مذکور عمدتاً از نوع دوجداره فاضلابی می‌باشد. لکن در طرح‌های فاضلاب روستایی در صورت استفاده از روش‌های نامتعارف جمع‌آوری فاضلاب نظیر ‌ای SDGS، MCGS و SS لوله‌های مورد استفاده عمدتا از نوع پلی اتیلنی تک جداره و یا U.P.V.C با قطر کوچک است.

انواع لوله های پلی اتیلن مورد استفاده در شبکه‌های جمع‌آوری فاضلاب
به طور کلی لوله‌های پلی اتیلن در دو گروه زیر تولید می‌گردند.
o    لوله های با فشار کار بالا
o    لوله های با فشار کار پایین
لوله های مورد استفاده در صنعت فاضلاب عمدتا لوله های کار در فشار پایین (جریان هیدرولیک، آزاد و اتمسفر) می باشد که به نوبه خود به دو صورت تک لایه و دولایه (کاروگیت، اسپیرال و کرتیوب) تولید می شوند. لوله های تک جداره قبل از ورود فناوری لوله های دو جداره و تولید وسیع آن ها در سطح بین المللی و کشور، پرکاربرد ترین نوع لوله های پلی اتیلنی محسوب می گردیدند. لکن در حال حاضر با گسترش سریع صنعت تولید لوله های دو جداره‌ی پلی اتیلن در داخل کشور، استفاده آن ها به دلیل مقاومت زیاد، سبکب وزن، طول عمر بسیار زیاد و افزایش سرعت اجرا ناشی از وجود تنوع اتصالات قابل استفاده (کوپر سرخود یا مجهز همراه با اورینگ) در مقایسه با لوله های پلی اتیلن تک جداره، اولویت استفاده بیشتری در طرح های جمع آوری فاضلاب شهری پیدا کرده است.

کنترل فنی و کیفی لوله های دو جداره فاضلابی
عمده مباحث در خصوص کاربرد و استفاده از لوله های پلاستیکی در طرح های فاضلاب شهری، مربوط به نحوه کنترل و پالایش فنی و کیفی لوله های پلی اتیلنی دو جداره فاضلابی می باشد. به طور کلی مراحل کنترل فنی و کیفی لوله های پلی اتیلنی دو جداره فاضلابی را می توان به شرح زیر طبقه بندی کرد:
o    منترل فنی در مرحله طراحی و عملیات کارگذاری و نصب لوله
o    کنترل کیفی در مرحله قبل، حین و بعد از تولید لوله (ماده اولیه و محصول) 
o    کنترل در دوران بهره برداری

کنترل فنی در مرحله طراحی و عملیات کارگذاری و نصب لوله
کنترل های لازم در مرحله طراحی و عملیات کارگذاری و نصب لوله ها شامل موارد زیر است:

الف) کنترل فنی در مرحله طراحی:
o    اخذ مشخصات فنی لوله و اتصالات از سازندگان مختلف و مطابق آن ها با خصوصیات طرح به منظور دستیابی به حداکثر انطباق فنی در مرحله طراحی (مشخصات فنی همانند مقاومت حلقوی، قطر داخلی، قطر خارجی، طول لوله، نوع اتصال، مدول الاستیسیته، تنش تسلیم، تست ضربه و مقاومت در برابر رشد ترک)
o    کنترل در خصوص رعایت کلیه ضوابط، معیارهای فنی و استانداردهای موجود ملی، منطقه ای و یا بین المللی مرتبط با مرحله انتخاب مشخصات فنی لوله

ب) کنترل فنی در مرحله عملیات کارگذاری و نصب لوله:
o    کنترل در خصوص رعایت کلیه مشخصات فنی و جزئیات اجرایی، شامل جزئیات بستریسازی در زیر و اطراف لوله، نحوه اتصال و آب بندی. یکی از موارد مهمی که در مورد استفاده از لوله های پلی اتیلن باید مورد دقت قرار گیرد، نحوه بسترسازی این نوع لوله هاست. با توجه به ماهیت لوله های پلاستیکی، در کلیه استانداردهای ملی و بین المللی توصیه اکید شده است که بستر مورد استفاده برای آن ها صلب نباشد . دلیل این امر خاصیت انعطاف پذیری لوله های پلی اتیلنی است که در صورت استفاده از بسترهای صلب و سخت، پس از مدتی احتمال ایجاد ترک های عرضی در این گونه لوله ها وجود دارد. لذا الزاماً بسترسازی مناسب برای برای این نوع لوله ها استفاده از خاک متراکم است. بدیهی است قبل از نصب لوله ها عملیات کنترل شیب طراحی الزاماً باید در طول مسیر اجرای کار صورت پذیرد. 
o    کنترل در خصوص نحوه حمل و نقل نگهداری لوله و اتصالات 
o    کنترل آب بندی اتصالات

5-2- کنترل کیفی لوله و اتصالات در مراحل قبل، حین و بعد از تولید
به منظور انجام کنترل کیفی لوله در مراحل قبل، حین و بعد از تولید می توان به موارد زیر اشاره کرد:

الف) کنترل کیفی قبل از تولید
o    اخذ و منترل مشخصات فنی محصول ارائه شده از سوی تولید کنندگان لوله و اتصالات (محصول قبلی)
o    کنترل کیفی مواد اولیه به لحاظ قرار گیری در محدوده رواداری های استانداردهای مرتبط (به طور معمول پارامترهایی از قبیل نوع پایه گرانول 100، 80، 63PE ، نوع مستربچ، دوده و بخش آن، MFI، چگالی و ثبات حرارتی کنترل می گردند). مهمترین عامل در این خصوص پایه لوله  بودن مواد اولیه می باشد.
o    کنترل فناوری و تجهیزات تولید در محل کارخانه (مناسب بودن تجهیزات فنی و تولید)

ب) کنترل در حین تولید
o    انجام آزمایش های کیفی مورد نیاز به صورت دوره ای (به منظور کنترل تکرارپذیری محصول و سایر مشخصات فیزیکی و مکانیکی)
o    انجام اندازه گیری های ابعادی (لوله و اتصالات)
o    کنترل فرآیند تولید

ج) کنترل بعد از تولید
o    انجام آزمایش های کیفی مورد نیاز (به منظور تعیین مشخصات فیزیکی و مکانیکی لوله و اتصالات)
o    انجام اندازه گیری های ابعادی 
o    کنترل نحوه انبارداری و نگهداری در محل کارخانه
o    کنترل نحوه بارگیری و حمل از کارخانه
o    کنترل انجام نشانه گذاری های لازم منطبق با استانداردهای مرتبط
o    کنترل تخلیه و نگهداری در محل انبار کارفرما
o    کنترل مسطح بودن محل نگهداری لوله و اتصالات
o    کنترل نحوه، چیدمان لوله ها در محل انبار مطابق با استانداردهای موجود
o    کنترل مدت زمان نگهداری لوله و اتصالات در محل انبار
o    کنترل زمان ماندگاری لوله و اتصالات در محل تولید و انبار کارفرما

کنترل در دوران بهره برداری
به منظور کنترل در دوران بهره برداری، انجام عملیات ویدئومتری به صورت دوره ای به منظور اطمینان از عملکرد صحیح لوله و اتصالات و جلوگیری از ایجاد حوادث غیر مترقبه در خطوط جمع آوری و انتقال فاضلاب توصیه می شود.

استانداردها و معیارهای مرتبط با کنترل فنی و کیفی لوله های پلی اتیلن دو جداره فاضلابی
از جمله استانداردها و معیارهای قابل قبول در این زمینه می توان به موارد زیر اشاره کرد: 
استاندارد شماره 7174، 7175، (1، 2 و 3) 9116، استاندارد ملی ایران، 
DIN 16961, PrEN 13476, ASTM F894, ASTM D 2321, ATV, A127, Direction DVS 2207,2000, Direction DVS 2209-1,1997.

آزمایش های مرتبط با کنترل کیفی لوله های پلی اتیلن دو جداره فاضلابی
به طور کلی به منظور امکان کنترل فنی و کیفی لوله های پلی اتیلن دوجداره، آزمایش های زیر در دوبخش کنترل کیفی مواد اولیه و محصول انجام می گیرد که عبارتند از:

الف) کنترل کیفی ماده
o    شاخص جریان مذاب (MFI)
o    تعیین دوره و درصد پخش آن
o    آزمون ثبات حرارتی (OIT)
o    تعیین دانسیته
o    مقاومت در مقابل رشد ترک ناشی از ترکیب تنش و محیط مهاجم (ESCR)
o    آزمون هیدرواستاتیک (آزمون بر روی لوله تک جداره تولیدی از ماده اولیه مورد نظر)
o    آزمون ترکیدگی

ب) کنترل کیفی محصول (لوله و اتصالات)
o    آزمون مقاومت حلقوی
o    آزمون انعطاف پذیری
o    آزمون ضربه
o    کنترل ابعادی جدار داخلی و خارجی و شکل ظاهری 
o    آزمون ضربه آب بر اساس استانداردهای موجود (جدار داخلی)
o    آزمون تعیین میزان مقابله با اشعه UV (جدار داخلی)
o    آزمون آب بند بدن اتصالات بر اساس استانداردهای موجود (لوله و اتصالات به صورت یکپارچه)
o    آزمون کشش (اختصاصا برای لوله های اسپیرال در اقطار مختلف)

مشکلات ناشی از عدم کنترل فنی و کیفی لوله و اتصالات
به طور کلی عوامل زیر در کاهش کیفیت محصول تولیدی موثر می باشد:
الف) عدم استفاده از مواد اولیه پایه لوله و یا پایین بودن کیفیت آن
ب) پایین بودن فناوری تولید (عدم استفاده از تجهیزات فنی مناسب)
ج) عوامل مرتبط با فرآیند.
عوامل فوق الذکر موجب ایجاد مشکلاتی در کیفیت لوله و اتصالات تولیدی می گردند. از عمده مشکلات ناشی از عدم کنترل کیفی لوله ها می توان به موارد زیر اشاره نمود:
o    شکننده شدن جدار داخلی و ایجاد شکستگی در آن به دلیل عدم استفاده و یا کمبود مواد مقاوم به اشعه UV نا کافی بودن ضخامت جدار و یا کم بودن مقاومت حلقوی.
o    تغییر شکل غیر طبیعی (اعوجاج)، دو پهن شدن لوله و اتصالات و یا شکستگی به دلیل کافی نبودن حداقل مقاومت حلقوی مورد نیاز (عدم کنترل فنی) و یا بسترسازی و زیر سازی نامناسب در زمان کارگذاری و نصب لوله (عدم کنترل کیفی مراحل اجرایی).
o    پایین آمدن عمر مفید لوله و اتصالات به دلیل عدم استفاده از مواد اولیه مناسب
o    ایجاد پارگی و سوراخ به دلیل عدم رعایت اصول فنی در مراحل بارگیری، حمل و نقل، تخلیه لوله و اتصالات
o    افزایش هزینه های سرمایه گذاری به دلیل کاهش عمر مفید لوله و اتصالات و به تبع آن کاهش
o    کاهش طول دوره مفید بهره‌برداری از طرحهای جمع آوری فاضلاب

مراحل مختلف کنترل بازرسی
عمده مراحل کنترل و بازرسی لوله و اتصالات پلی اتیلنی دو جداره فاضلابی عبارتند از:
o    بازرسی مواد اولیه : تهیه و پر نمودن چک لیست های کنترل کیفی محصول به صورت دوره ای در مراحل مختلف کار توسط سازنده، (کنترل تکرارپذیری محصول)
o    انجام آزمایش های کنترل کیفی بر روی نمونه های انتخابی از لوله و اتصالات به طور منفک و یا توام در مراحل مختلف (در زمان تولید و در زمان نصب و کارگذاری)
o    دریافت و تحلیل نتایج آزمایش های کنترل کیفی جهت انطباق با حد رواداری مجاز ارائه شده در استانداردها و معیارهای فنی مرتبط
o    تهیه مجوزهای مورد نیاز برای یادگیری و حمل لوله و اتصالات
o    بازرسی و برسی محل انبار و نگهداری لوله های تولیدی
o    مدارک و مستندات فنی ملاک عمل در ارزیابی تولید کنندگان. ارزیابی عمدتا در طی دوره برگزاری مناقصه صورت می پذیرد.
در این مرحه بایستی مدارک و مستندات فنی زیر مورد بررسی و دقت نظر قرار گیرد:
o    اسناد و دعوتنامه ممهور شرکت در مناقصه
o    کپی اساسنامه
o    آگهی آخرین تغییرات شرکت (در صورت موجود)
o    مشخصات فنی لوله، آزمایش های کنترل کیفی و استانداردهای ساخت
o    پروانه کاربرد علامت استاندارد و بهره برداری 
o    گواهینامه فنی از مرکز تحقیقات ساختمان و مسکن

 جمع بندی و پیشنهادات
به منظور بالا بردن کیفیت لوله های و اتصالات مورد استفاده در طرح های جمع آوری فاضلاب موارد زیر پیشنهاد می شود:
1-    هماهنگی کامل مشخصات فنی طرح با مشخصات فنی لوله و اتصالات که از سوی سازندگان ارائه می شود
2-    انجام آزمایش های ژنوتکنیک و بررسی و تجزیه و تحلیل نتایج آزمایش ها به منظور استفاده از آن در طراحی
3-    رعایت جمیع موارد مرتبط با مبحث کنترل فنی و کیفی به هنگام تهیه اسناد مناقصه های خرید لوله
4-    انجام عملیات ویدئومتری متناسب با روند پیشرفت عملیات اجرایی و دوره ای در طی دوران بهره برداری
5-    مشارکت بیشتر سازندگان لوله و اتصالات در هنگام اجرای پروژه های جمع آوری فاضلاب
6-    حضور ناظر مقیم از سوی خریدار (دستگاه نظارت) به منظور امکان شناسایی تکرارپذیری محصول و انجام آزمایش های کنترل کیفی
7-    شفاف شدن نحوه پرداخت هزینه انجام آزمایش ها و درج این نکته در اسنناد مناقصه های خرید لوله و اتصالات
8 –    ساخت انبارهای سرپوشیده در محل کارخانه های تولیدی و مراکز کارفرمایان
9 –    انجام آزمایش های مرتبط با کنترل میزان تراکم بستر در زیر، اطراف و بالای نواحی مختلف لوله و اتصالات در طی دوره اجرای پروژه
10 –  مستندسازی نتایج آزمایش های انجام شده در طی مراحل مختلف به منظور اجرا جهت استفاده در دوران بهره برداری از طرح

منابع
1 –    منابع و مواخذ موجود در آرشیو فنی شرکت مهندسی مشاور طوس آب
2 –    سازمان مدیریت برنامه ریزی کشور. (1385). "تدوین معیارها و کاهش خطر پذیری ناشی از زلزله" نشریه شماره 3.3 سازمان مدیریت و برنامه ریزی کشور، معاونت امور فنی، دفتر امور فنی
3 –    مکز آمار ایران. (1385). "سرشماری عمومی نفوس و مسکن سال 1385" <www.sci.org.ir> (15/2/87)
4 –    دفتر روابط عمومی شرکت آب و فاضلاب کشور. (1383). کتابچه شرکت های آب و فاضلاب در گام سوم توسعه، انتشارات آب و فاضلاب کشور، تهران.
5 –    موسسه ملی استاندارد ایران. (1386). استاندارد ملی ایران 1 و 2و 3 – 9116-1386- در خصوص لوله و اتصالات پلی اتیلن دوجداره با دیواره ساختمند مورد استفاده در شبکه های ثقلی جمع آوری و انتقال فاضلاب، زهکشی مدفون شده در زیر خاک، تهران.
6 –    ASTM D2321- Standard practice for underground installation of thermoplastic pipes for sewer and other gravity flow application.
7 –    موسسه ملی استاندارد ایران. (1383). استاندارد ملی ایران-7174- سال 1383- پلاستیکها-لوله های پلی اتیلنی مورد استفاده در آبرسانی- مواد اولیه مورد مصرف – ویژگی ها، تهران.

منتشر شده در مجله آب و فاضلاب شماره 67 سال ۱۳۸۷ ( صفحات 71 الی 77 )
این مقاله به صورت خلاصه در سایت قرار گرفته است و برای دریافت آن به صورت کامل شامل فرمول‌ها و نتایج به سایت سیویلیکا و یا مجله آب و فاضلاب شماره 67 سال ۱۳۸۷ ( صفحات 71 الی 77 )مراجعه نماید