لوله های پلی پروپیلن (PP)

پس از جنگ جهانی دوم پلیمرها رشد چشمگیری پیدا کرده و اثر خود را در زندگی روزانه نشان دادند پلی پروپیلن در سال ۱۹۵۴ به وسیله پروفسور ناتا در کشور اسپانیا کشف شد تاتا پس از آن در توسعه ی فرآیند تولید صنعت پلی اتیلن و گاز پلی پروپیلن گام برداشت.

 

فرآیند تولید تجاری پلی پروپیلن اما در سال ۱۹۷۵ شروع شد. این ماده امروزه یکی از ارزان ترین و پر مصرف ترین مادههای پلیمری در جهان بوده و این مصرف هر ساله گسترش بیشتری پیدا می کند. از لحاظ ساختاری پلی پروپیلن یک پلیمر مونومر بوده و بسیار شبیه به پلی اتیلن است. پلی پروپیلن، ماده ای سبک است که در فشارهای پایین و دمای ۱۸۰ درجه فارنهایت مورد استفاده قرار میگیرد این نوع لوله مقاومت بسیار بالایی در برابر سیالات خورنده از قبیل اسیدها بازها و مواد حلال از خود نشان میدهد استفاده از این لوله برای لوله کشی آزمایشگاه ها توصیه میشود.

از مواد پلی پروپیلن لوله پلی پروپیلن تولید شده است. این لوله یکی از ترموپلاستیک ها بوده و ویژگیهای مناسبی از جمله قابلیت جوشکاری و مقاومت در برابر خوردگی را دارا است.

پلی پروپیلن ها انواع مختلفی داشته و با مونومرهای مختلف به وجود آمده اند که به نام های هموپلیمر

 (PP-H:polypropylene Honopolymer)،

 رندوم کوپلیمر (PP-R: polypropylene Random Copolymer)

و بلوک کوپلیمر

PP-B: polypropylene Block Copolymer or polypropylene Heterophasi)

Copolymer )

 شناخته میشود.

خاصیت	استاندارد آزمون	واحد	مقدار
شاخص جریان مذاب	ISO1133	g/10min	0.3<
دانسیته	ASTM D 1505	gr/cm3	0.91
استحکام کششی	ASTM D638	Kg/cm2	240
افزایش طول در نقطه پارگی	ASTM D785	%	>600
سختی	ASTM D256	R Scal	80
مقاومت ضربه در 23°C	ASTM D256	Kgf cm/cm	نمی شکند
مقاومت ضربه در O°C	ASTM D256	Kgf cm/cm	70
مقاومت ضربه در °C 20-	ASTM D256	Kgf cm/cm	10
درصد جذب آب	ASTM D570	%	<0.01
نقطه نرم شوندگی	ASTM D1525	°C	155

خواص لوله های پلی پروپیلن

ماده خام پلی پروپیلن که یک ماده شیمیایی است از لحاظ حرارت دما و فشار به سه دسته تقسیم میشود

 type1 - که به پلی پروپیلن (PP) هوموپلیمر معروف است.

  type2 - که پلی پروپیلن بلاک کوپلیمر (PP-B) شناخته میشود.

  type3 - که پلی پروپیلن کوپلیمر تیپ PP-R) نامیده میشود.

شاید بتوان گفت که مهمترین ویژگی این ماده مقاومت بالا در برابر حرارت و مواد شیمیایی است و از همه لحاظ از دو تیپ ۱ و تیپ ۲ کیفیت بالاتری خواهد داشت. این مواد از پرکاربردترین پلیمرها بوده و در سه گروه R،B ، Hساخته میشوند. پلی پروپیلن هموپلیمر PP - HD دارای مقاومت خوبی در برابر مواد شیمیایی است. پلی پروپیلن کوپلیمر ضربه ای PP - B  به دلیل مقاومت در برابر ضربه در سیستم فاضلاب فشار پایین کاربرد بیشتری دارد.

لوله های فاضلابی پلی پروپیلن بر اساس استاندارد اروپایی ۱ - ۱۴۵۱ EN و استاندارد آلمانی ۱۹۵۶۰  DIN- تولید می شوند.

در این استانداردها دو نوع مواد اولیه معرفی شده که به شرح زیر است:

 الف) هموپلی پروپیلن یا :PP-H این نوع پلیمر جهت استفاده در دمای بالای ۵۰ طراحی شده و قابلیت کاربرد در دماهای پایین را نداشته و در این دماها صرفا دارای مقاومت ضربه بالا است.

ب  (کوپلیمر بلاک PP-B در استاندارد به نام PP شناخته شده و این گرید دارای مقاومت ضربه در دمای پایین است.

تذکر مهم: بعضاً به اشتباه PPH به عنوان PP با دمای بالا مطرح میشود در حالیکه H نشان دهنده نوع همو (Homo) است نه نشان دهنده مقاومت حرارتی بالاتر.

 رندوم کوپلیمر دارای مقاومت ضربه ،بیشتر انعطاف پذیری بیشتر و نقطه ذوب پایین تر است و عمر زیاد و پایداری در مقابل مواد شیمیایی و مکانیکی آن در دما و فشار بالا سبب شده تا در سیستم لوله کشی خانگی آب) سرد و گرم بهداشتی از این پلیمر استفاده شود. پلی پروپیلن - PPP که به هموپلیمر معروف بوده دارای خواص مکانیکی خوبی است. این پلی پروپیلن مقاومت خوبی در برابر مواد شیمیایی داراست، از این رو در صنایع از آن استفاده میشود.

PP-R و PP-H دارای خواص مشابهی نظیر مقاومت شیمیایی بالا، نفوذ پذیری پایین بخار آب و عدم تأثیر در مزه و بوی آب .هستند ضربه ای از نوع دوم یا بلوک کوپلیمر PB به دلیل استحکام زیاد مقاومت بالا در برابر ضربه و عمر طولانی و پایداری در مقابل مواد شیمیایی استفادههای وسیعی در فاضلابهایی که فشار پایین دارند صورت میگیرد.

لوله های پلی پروپیلن را میتوان در شبکه های لوله کشی تحت فشار نیز به کار گرفت ولی دامنه کاربرد آن منحصر به خطوط فشار پایین در مصارف داخل ساختمان لوله کشی آب سرد و گرم بهداشتی است. نکته قابل تأمل در مورد این لوله ها این است که تحمل دمای بالا در شرایط کارکرد طولانی مدت را نداشته و در دماهای صفر

نیز بسیار شکننده میشود امروزه از این لولهها در انتقال مواد شیمیایی و سیستم فاضلاب نیز استفاده فراوان

می شود.

اگرچه که خواص پلی پروپیلن و پلی اتیلن خیلی شبیه به هم است ولی تفاوتهای اساسی با هم دارند پلی پروپیلن دارای چگالی کمتر و دمای نرم شوندگی بالاتری نسبت به پلی اتیلن .است حضور گروه متیل در ساختار پلی پروپیلن موجب شده تا خواصش نسبت به پلی اتیلن تغییر کرده و عایق حرارتی بهتری باشد. پلی پروپیلن برخلاف سایر پلیمرها همانند پلی اتیلن که در دمای ۱۱۰ ذوب میشود در دمایی در حدود ۱۶۰ درجه سانتی گراد ذوب خواهد شد. برای اولین بار در دنیا لوله و اتصالات پلی پروپیلن رندوم کوپلیمر نوع سوم لوله های

تک لایه پلی پروپیلن جهت استفاده در سیستمهای آب سرد و گرم مصرفی توسط شرکت آکواترم Aquatherm آلمان تولید و با نام تجاری Fusiotherm در اوایل دهه ۱۹۸۰ عرضه شد در ایران نیز اولین لوله و اتصالات پلی پروپیلن در سال ۱۳۷۴ تولید و عرضه شد.

این محصول در ایران در ابتدا با نام لوله سبز شناخته میشد و این نام به دلیل رنگ سبز لوله، چندان هم بی تناسب نبود کم کم رنگ لوله ها تغییر کرده و به سفید گرایش پیدا کردند چنانچه امروزه بیشتر تولیدکنندگان ایرانی نیز این محصول را با رنگ سفید تولید و روانه بازار میکنند درست برعکس کشورهای همسایه که همچنان رنگ سبز برای آنان رنگ مطلوبی برای ساخت این نوع محصول به حساب می آید. استاندارد ملی این محصول با شماره ۶۳۱۲ برای اولین بار در سال ۱۳۸۰ با استفاده از منبع استاندارد آلمانی ۸۰۷۷/۷۸ DIN و پیشنهاد چند تن از تولیدکنندگان تهیه و به عنوان اولین استاندارد ملی لوله های پلیمری در صنعت ساختمان کشور ثبت شد. این استاندارد بعداً و در سال ۱۳۸۶ بر اساس منبع استاندارد ۱۵۸۷۴ BS EN ISO مورد بازنگری مجدد قرار گرفت و شماره ملی آن از ۶۳۱۲ به ۶۳۱۴ تغییر یافت و در سال ۱۳۹۵ نیز بروز رسانی شد.

ضمن این که از سال ۲۰۰۵ لوله و اتصالات پلی پروپیلنی در کدهای ساختمانی آمریکایی کانادایی و مقررات ساختمانی آنها نیز آمده و قابلیت استناد به آن وجود دارد. در حال حاضر لوله و اتصالات پلی پروپیلن در استانداردهای آمریکای شمالی ۲۰۱۷: ASTM F۲۳۸۹ در استاندارد کانادا ۲۰۱۶: CAN CA B۱۳۷ و در کدهای ساختمانی ICC ، UMC، ICC PMG و IPC وجود داشته و قابلیت استناد

به آن وجود دارد. لوله و اتصالات پلی پروپیلن در حال حاضر در تمامی کشورهای همسایه ایران با وضعیت اقلیمی مشابه به دلیل قیمت مناسب و نصب آسان بیشترین سهم لوله

مصرفی در صنعت ساختمان را داراست.

دامنه ابعادی این لوله ها معمولاً از قطر خارجی ۲۰ الی ۷۵ میلیمتر در دهه ۸۰ میلادی به قطر خارجی ۲۰ الی ۶۳۰ میلی متر توسعه یافته که نشان از توسعه کاربرد این نوع لوله در بسیاری از کشورها دارد. این نوع لوله و اتصالات در اکثر کشورهای خاورمیانه چین، کره، تایلند، اندونزی و کشورهای خاور دور ۸۰ درصد کل بازار مصرف لوله و اتصالات در بخش تأسیسات ساختمان را به خود اختصاص داده است.

براساس استاندارد DIN آلمان و استاندارد جهانی ISO ، مناسبترین ماده اولیهجهت ساخت لولههای انتقال آب آشامیدنی از نوع پلی پروپیلن کوپلی پروپیلن راندوم Type با نام اختصاری P.P.R.C Type ،است زیرا این ماده دارای خصوصیات انعطاف پذیری مقاومت در برابر ضربه و تحمل تنشهای حرارتی بهتری نسبت به سایر گریدهای پلی پروپیلن .است در جدول به بعضی از خواص 3 P.P.R.C Typeاشاره شده است.

خاصیت	استاندارد	مقدار مشخص شده
شاخص مذاب بر حسب g/10 min	ISO1133	0.3
دانسیته بر حسب g/cm3	ISO1183	0.897
استحکام کشش بر حسب	ISO 527/1+2	27
درصد افزایش طول %	ISO 527/1+2	15
نقطه نرم شدگی و یکت حسب C	ISO306	132
سختی راکول ( گرید (R	ASTM D785	77
مقاومت حرارتی در دمای ۱۵۰ بر حسب ساعت	ASTM D3012	2000
نقطه ذوب C	………..	147
استحکام ضربه چارپی در دمای ۳۰ kg/m	ISO197	2.5
استحکام ضربه چارپی در دمای ۲۳ kg/m	ISO197	شکسته نمیشود

خواص مواد ۳ P.P.R.C Type

فرمول لوله های پلی پروپلین به نوعی است که وزن مولکولی آن بالا بوده و بهترین فلز توصیه شده برای تلفیق با لوله های پلی پروپلین برنج آبکاری شده با روکش نیکل یا کروم است.

رندوم کوپلیمر از لحاظ فیزیولوژی بی ضرر و تأثیری بر مزه و بو و رنگ آب ندارد. با توجه به محدودیتهای لوله های پلی پروپیلن (PPR) از قبیل

 - محدودیت استفاده در دماهای بسیار بالا

- میزان انبساط طولی بیشتر نسبت به لوله های تلفیقی پلی پروپیلن

 - احتمال نفوذ پذیری بیشتر اکسیژن نسبت به لوله های تلفیقی پلی پروپیلن

 دانشمندان و محققان به فکر ترکیب مواد پلیمری با مواد دیگری برای لوله های پلی پروپیلن افتادند تا مشکلات زیر را برطرف کنند.

- افزایش مقاومت فشاری و دمایی محصول و قابلیت کاربرد در کلاسهای بالای کاربری لوله و اتصالات پلیمری

 - کاهش ضریب انبساط طولی و در نتیجه کاهش مشکلات مرتبط با آن در شبکه لوله و اتصال

جدول تغییرات طولی لوله های تک لایه PPR در اثر اختلاف دمااز مهمترین مزایای لوله های سه لایه با الیاف شیشه نسبت به لوله های تک لایه، می توان به ضریب انبساط طولی پایین این لوله ها اشاره کرد کاهش حدود ۷۵ درصدی ضریب انبساط طولی نسبت به لوله های تک لایه همچنین کاهش تغییرات طولی لوله در شبکه به دلیل اختلاف دما و کاهش بستهای مصرفی و در نتیجه کاهش هزینه ها را در پی خواهد داشت.