مقدمه
در كشورهاي جهان، لوله‌هاي مختلفي جهت استفاده در ساختمان‌ها مصرف می‌شود که می‌توان آن‌ها را در گروه‌های گوناگون تعریف نمود. اولين دسته‌بندي براساس اجزاي تشكيل دهنده به شرح ذيل است:
- گروه لوله‌هاي فلزي، مانند لوله‌هاي مسي، گالوانيزه و استيل،
- گروه لوله‌هاي پليمري و تلفيقي، مانند لوله‌هاي پلي‌اتيلن (PR)، پلي‌اتيلن مشبك (PEX)، پلي‌پروپیلن (PPRC) و (PP-H) پلي‌بوتيلن(PB) و لوله‌هاي چند لايه (ML).
كاربرد اين لوله‌ها در ساختمان عبارتنداز:
- سيستم‌هاي گرمايشي و سرمايشي (گرمايش كفي، سيستم حرارتي رادياتور و...)،
- سيستم‌هاي توزيع آب سرد و گرم، سيستم‌هاي دفع فاضلاب،
- لوله‌هاي محافظ سيم‌ها و كابل‌هاي برق،
- سيستم‌هاي گازرساني.
از شروع كاربرد وسيع فلزات در صنايع گوناگون، تاكنون محققان هميشه در تلاش توليد آلياژهاي برتر و يا انتخاب يك پوشش مناسب به عنوان روكش جهت تقليل خوردگي و افزايش مقاومت آن‌ها در مقابل عواملي همچون زنگ‌زدگي بوده‌اند دراين راستا آبكاري، توليد فلزات آلياژي و در نهايت استفاده از رنگ و روكشي از انواع پليمرها مورد نظر قرار گرفته است.
قريب به 25 سال است لوله‌هاي پليمري به بازار مصرف جهان معرفي شده‌اند اين لوله‌ها در برابر فشار و حرارت مقاومت كرده و جايگزين خوبي براي لوله‌هاي فلزي اعم از فولادي و مسي هستند لوله‌هاي فلزي داراي عمر كوتاه و افت حرارتي فراوان بوده و با استهلاك زياد عمر مفيد ساختمآن‌ها را كاهش می‌دهند.
نتيجه تحقيقات به عمل آمده نشان مي‌دهد لوله‌هاي پليمري از جنس پلي‌پروپيلن راندم كوپليمر با نام تجاري PPRC در مقايسه با ديگر پليمرها براي آب سرد، گرم و آشاميدني مناسب می‌باشند.
پاره‌اي از پليمرها توانسته‌اند جايگزين خوبي براي فلزات گردند به عنوان مثال درصنعت تاسيسات لوله‌كشي ساختمآن‌ها و صنايع گوناگون كه مساله خوردگي فلزات هميشه موجب خسارت عمده به صورت مستقيم وغير مستقيم بوده است اين لوله‌ها جايگزين وسايل فلزي شده‌اند. لوله‌هاي توليد شده از اين نوع مواد داراي مزاياي زيادي از قبيل ارزاني و نصب آسان می‌باشد البته‌اين لوله‌ها نقاط ضعفي مانند محدوديت در انتقال حرارت و يا عدم تحمل فشار و دماي بالا نيز دارند. جهت رفع اين نقيصه، تلفيق مواد پليمر و فلز مورد توجه محققان قرار گرفته است بايد در نظر داشت كه نحوه انتخاب هر يك بر اساس كاربري، محدوديت‌ها و خواص فيزيكي، شيميايي، مكانيكي آن‌ها تعيين مي‌شود و امروزه مصرف و كاربرد لوله‌هاي پليمري رواج يافته و در حال گسترش است. از لوله‌هاي پليمري می‌توان براي انتقال اسيدهاي خورنده، گازهاي خورنده، فاضلاب‌هاي خورنده، نفت خام، فاضلاب، گاز طبيعي و آب استفاده كرد.
ويژگي لوله‌هاي پليمري
لوله‌هاي پليمري درمقايسه با لوله‌هاي سنتي مورد استفاده داراي مزايا و معايبي است. مزاياي اين لوله‌ها را می‌توان مقاومت در برابر خوردگي، استفاده ساده‌تر، افت فشار كمتر، انعطاف‌پذیري و بسياري عوامل ديگر ذكر كرد. سيستم‌هاي لوله‌كشي پلاستيكي در مقابل اكثر مواد شيميايي متداول خانگي و تعداد زيادي از موادي كه ممكن است وارد سيستم فاضلابي بهداشتي شوند مقاوم هستند ديواره‌هاي صاف لوله‌هاي پلاستيكي امان انتقال موثر و بهتر فاضلاب و آب را ممكن مي‌سازد دراين لوله‌ها اثري از زنگ‌زدگي و خوردگي نيست.
مواد لوله‌هاي پليمري از مواد لوله‌هاي ديگر سبك‌تر است و بنابراين نياز به تجهيزات استفاده كننده سنگين ندارد به عنوان مثال، بريدن و اتصال و نصب لوله‌هاي پليمري ساده‌تر از روشي است كه در مورد لوله‌هاي فلزي به كار می‌رود با توجه به‌اين كه امروزه هزينه نيروي كار، پارامتر مهمی در قيمت نهايي سيستم‌هاي لوله‌كشي است مزيت اين لوله‌ها روشن‌تر می‌شود.
اكثر لوله‌هاي گرمانرم پليمري، انعطاف‌پذیري خوبي نسبت به مواد لوله‌هاي ديگر دارند و اين ويژگي خصوصيات مهمی براي كاربرد لوله‌ها در زيرزمين است. اين لوله‌ها می‌توانند پستي و بلندي‌هاي زمين را با تعدد كمتري اتصالات نسبت به موارد مشابه طي كنند. به دليل انعطاف‌پذیري خوب اين نوع لوله‌ها در شرايط سخت و ناملايم آب و هوايي، كارايي اين نوع لوله‌ها خوب است.
لوله و اتصالات پليمري درمقابل ارتعاشات مختلف با توجه به استانداردهاي مختلف ارائه شده مقاوم هستند. لوله و اتصالات پليمري براساس استاندارد3387 DIN بايستي شرايط فركانس3/23 هرتز و تعداد نوسان 10485000 مرتبه را با موفقيت سپري كند. باتوجه به انعطاف‌پذیري لوله‌هاي پليمري، اين نوع لوله‌ها می‌توانند لرزش‌هاي ناشي از زمين لرزه و يا هرگونه دیگر را تحمل كنند.
روش‌هاي زيادي براي اتصال اين نوع لوله‌ها وجود دارد كه ازجمله‌اين روش‌ها می‌توان به اتصال پرسي، اتصال همجوشي حرارتي، اتصال چسبي، اتصال فلنجي و اتصال رزوه‌اي اشاره كرد.
درجه اشتغال:از جمله محدوديت‌هاي مواد پليمري، اشتغال‌پذیري آن‌ها می‌باشد. طبق استاندارد DIN 4102 با اضافه كردن بعضي از‌تركيبات آبي، تركيب‌هاي استرس‌هاي فسفيت و برم‌دار به‌اين مواد پليمري می‌توان لوله‌هاي اشتعال‌ناپذير توليد كرد.
در اين صورت اين مواد پليمري دركلاس مواد B2 جا مي‌گيرند كه درصورت سوختن هيچ گونه گاز سمی نيز توليد نكند و طبق تاييدهاي موجود براي آب آشاميدني از نظر پزشكي نيز سرطان‌زا نمی‌باشد. هر چند كه موادي نظير پي وي سي خود به خود در مقابل شعله مقاوم می‌باشد.
تغيير انبساط طولي:اين عيب بزرگ لوله‌هاي پليمري با رهنمون‌هاي جديد نظير اضافه كردن لايه‌هاي فلزي نظير آلومنيوم، استفاد از خم‌هاي U شكل عملیات نصب و يا تغيير درساختار لوله‌هاي پليمري (مانند مشبك کردن) برطرف شده است.
از جمله لوله‌هاي پليمري گرما نرم می‌توان لوله‌هاي پلي‌اتيلن، پي وي سي، پلي بوتيلن، و پلي‌پروپیلن، و از لوله‌هاي پليمري گرما سخت می‌توان لوله‌هاي فايبرگلاس مسلح شده را نام برد.
تعدد روش‌هاي اتصال، استفاده از اين لوله‌ها را در كاربردهاي مختلف امكان‌پذیركرده است. به علت ديواره‌هاي صاف اين نوع لوله‌ها، مقاومت آن‌ها دربرابر جريان كم است و باعث افت كمتر فشار می‌شود عمر سرويس‌دهي هر سيستم لوله کشي عامل مهمی است. حدود ربع قرن است كه ميليون‌ها سيستم لوله‌كشي با لوله‌هاي پليمري و كارايي خوب آن‌ها در حال اجرا است. اگرسيستم لوله‌كشي با استفاده از لوله‌هاي پليمري درست نصب شود در بعضي از شرايط می‌توان عمر كاركرد آن‌ها را نامحدود در نظر گرفت. اين نوع لوله‌ها عايق صوت و امواج بوده و داراي كاربرد در سيستم‌هاي مخاربراتي مي‌باشند، به عنوان مثال به دليل لايه محافظ آلومينوم در لوله‌هاي چند لايه، از آن می‌توان در كاربردهاي مخابراتي استفاده نمود.
طي ساليان اخير سيستم گرمايش كفي به دليل ظهور نسل جديدي از لوله‌هاي پليمري تولد دوباره‌اي يافته‌اند.
محدوديت‌هاي اصلي لوله‌هاي پلاستيك گرما نرم، مقاومت و سفتي نسبتاً پايين و حساسيت به دماي بالاي آن‌هاست. به دليل اين محدوديت‌ها كاربرد لوله‌هاي گرما نرم پلاستيكي اساساً به مواردي كه فشار و دما كم است محدود می‌شود. باز هم با وجود اين محدوديت‌ها استفاده ازاين لوله‌ها درحال گسترش است.
لوله‌هاي پلي‌پروپیلن:
با توجه به این که پليمرها بعد از جنگ جهاني دوم، رشد چشمگيري پيدا كردند و اثر خود را در زندگي روزانه نشان دادند، پلي‌پروپیلن در سال 1954 به وسيله پروفسور ناتا دركشور اسپانيا كشف شد ناتا بعد از آن توسعه فرآيند توليد صنعتي پلي‌اتيلن و گاز پروپيلن گام برداشت فرآيند توليد تجاري پلي‌پروپیلن درسال 1957 شروع شد اين ماده امروزه يكي از ارزان‌ترين و پرمصرف‌ترين ماده پليمري درجهان است و اين مصرف هر ساله گستره بيشتري می‌يابد
لوله‌هاي پلي‌پروپیلن را می‌توان در شبكه‌هاي لوله‌كشي تحت فشار نيز به كاربرد، ولي دامنه كاربرد آن منحصر به خطوط فشار پايين (مصارف داخل ساختماني، لوله‌كشي آب سرد و گرم بهداشتي) است امروزه ازاين لوله‌ها در مواد شيميايي و سيستم فاضلاب نيز استفاده فراوان می‌گردد.
پلي‌پروپیلن داراي مقاومت الكتريكي و شيميايي خوب در دماي بالاست. اگرچه خواص پلي‌پروپیلن خيلي شبيه پلي‌اتيلن است ولي تفاوت‌هاي اساسي با هم دارند. پلي‌پروپیلن داراي چگالي كمتر و دماي نرم شوندگي بالاتري نسبت به پلي‌اتيلن است. پلي‌پروپیلن از مونومر پروپيلن با روش پليمريزاسيون زيگلر - ناتا يا به كارگيري كاتاليزور و متالوسين حاصل می‌شود روش‌هاي پليمريزاسيون پلي‌پروپیلن منجر به توليد محصولاتي با جرم‌هاي مولكولي متفاوت است به طوري كه منحني توزيع جرم مولكولي پهن می‌شود و همين امر باعث رفتار ويسكوالاستيك در پليمر مي‌شود.
اين لوله‌ها داراي كمترين چگالي در ميان همه لوله‌هاي گرمانرم می‌باشد ساختار مولكولي انواع لوله‌هاي پلي‌پروپیلن سبب گرديده كه مقاومت اين نوع لوله‌ها در برابر سيال‌هاي متل بسيار وابسته به نوع سيال اعم از بازي و يا اسيدي بودن و ميزان سختي موجود در آن و همچنين مقدار دما و شرايط محيطي باشد. اين لوله‌ها به دليل مقاومت بالايي كه درشرايط گرمايي دارند براي حمل سيالات مختلف با دماي خاص كاربرد فراواني پيدا كرده‌اند لوله‌هاي پلي‌پروپیلن را می‌توان در شبكه‌هاي لوله‌كشي تحت فشار نيز به كار برد. ولي دامنه كاربرد آن منحصر به خطوط فشار پايين (مصارف داخل ساختمان، لوله‌كشي آب سرد و گرم بهداشتي) می‌گردد امروزه از اين لوله‌هاي در انتقال مواد شيميايي و سيستم فاضلاب نيز استفاده فراوان می‌گردد. بيشترين دمايي را كه اين لوله‌ها می‌توانند تحمل كنند 90 درجه سانتی‌گراد می‌باشد.
