مقالات
مروری بر سوابق تاریخی لوله های پلی اتیلن
ژوئن
انقلاب مواد پلاستیکی
انسان ها از زمان پیدایش خود بر روی کره زمین همیشه از مواد و اشياء طبیعی به عنوان ابزار استفاده می کردند و حتی در آن هنگام هم می دانستند که استفاده از برخی از آنها برای فعالیتهای ویژه مفیدتر است. محصولات طبیعت تصادفا از روی تجربه تغییر کرده و پردازش می شدند، روشهای پردازش توسعه می یافتند تا ابزار سازگارتر شوند یا بهتر عمل کنند و عمرشان افزایش یابد.
این وضعیت قرن ها ادامه داشت و فقط در اواسط قرن نوزدهم بود که مواد و محصولات مصنوعی پا به عرصه حضور نهادند و تاریخ مواد پلاستیکی آغاز شد. اختراع لاستیک سخت، سلولز هیدراته که در اثر سخت شدگی حرارتی شکل می گیرد و برای تولید چمدان و حلقه های بسته بندی به کار می رفت، در سال ۱۸۵۹ در انگلستان اولین قدم در این راه بود. مدت کوتاهی نگذشت که همان ماده با پایه سلولز تحت تاثیر کافور به سلولوید تبدیل شد و برای ساخت توپ های پینگ پونگ و سنجاق سر و فیلم های عکاسی به کار رفت چون وضوح بالای داشت. یکی دیگر از مواد درشت مولکولی که در آن زمان اخترع شد با کلیت بود که دروازه ورود به کاربری های تکنیکی و صنعتی، مانند عایق های الکتریکی و محصولات مقاوم در برابر دمای بالا، به شمار می رفت.
تکنیکی که برای تبدیل کردن مواد طبیعی به محصولات نهایی مصنوعی به کار گرفته می شود، علم شیمی یا پلیمر سازی است که سبب شکل گیری مولکول های بزرگ یا درشت می شود. به نظر میرسید این مواد خام طبیعی فقط از کربن، هیدروژن و اکسیژن تشکیل و گهگاه با نیتروژن و سولفور ترکیب می شوند. دانشی که این مواد بر پایه C – H – O – N -S یا هیدروکربنها، را آزمایش می کند شیمی الى نام دارد.
اوایل قرن بیستم اولین کارخانجات تقطير زغال سنگ شروع به کار کردند که در آنها زغال سنگ چرب را در خلاء در دمای بالا حرارت میدادند تا بخارهای فرار آتش گیر، یا گازهای سبک، رها شوند. در پایان این فرآیند، زغال ها را با آب خاموش می کنند که سبب تولید مقادیر قابل توجهی گاز می شود که اصولا از هیدروژن و مونواکسید کربن تشکیل شده است و بنزن و تار باقی می ماند. از این گاز که به گاز شهری معروف است برای حرارت دهی و روشنایی استفاده می کردند. زغال گاززدایی شده یا “گک” در تولید فولاد ضد زنگ و فرآیندهای احتراق صنعتی به کار می رفت.
گاز سبک و تار حاوی چندین نوع هیدروکربن بودند که شاخه جدیدی در علم شیمی ایجاد کردند: شیمی کربن. تقریبا در همین زمان تجارت روغن خام توسعه یافته بود و فرآیند پالايش سبب شده بود که تعدادی از این کسرها هم منبع غنی هیدروکربن برای پیشرفت در زمینه شیمی کربن بشوند.
انقلاب در سیستم های لوله کشی
سوابق
پلی اتیلن تصادف در سال ۱۹۳۳ در آزمایشگاه های ICI انگلستان هنگام تحقیق روی تاثیر فشار بالا بر فعالیت مجدد مواد راکد کشف شد. پس از انفجار یک راکتور کوچک مقدار کمی پودر سفید پیدا کردند که همان پلی اتیلن بود. مشکلات تجربی فراوانی در جهت کنترل واکنش شیمیایی وجود داشت اما در نهایت با ابزارهای پیشرفته مقاوم در برابر فشار بالا، توانستند چند گرم پلی اتیلن تولید کنند. در کریسمس ۱۹۳۸ پیشرفت فراوانی حاصل شده بود و فرآیند پرفشاری برای تولید اولین تن از پلی اتیلن به کار گرفته شد.
در دوران جنگ جهانی دوم، فن آوری جدید اکتشاف رادیویی و ارتباطات از راه دور برای عملیات نظامی حیاتی بود. لاستیک، عایق الکتریکی سنتی بود اما در زمان جنگ خرید آن مشکل بود. پلی اتیلن به عنوان عایق برق خاصیت های عالی داشت و در روکش کردن سیم ها و پوشاندن کابل ها مورد استفاده قرار گرفت. بعد از پایان جنگ، اقتصاد دوباره پیشرفت کرد و صنعت بهبود یافت و فعالیت تحقیقاتی جدید آغاز شد.
کارل زیگلر (Karl Ziegler) از موسسه مکس پلانک (Max Planks) آلمان به کمک جیولیو ناتا (Giulio Natta) از موسسه پلی تکنیک میلان، فرآیند پلیمر سازی جدیدی برای اتیلن در فشار پایین ایجاد و از فلز آلی بر پایه تیتانیوم و آلومینیوم به عنوان کاتالیزور استفاده کردند. در همین زمان هوگان (Ilogan) و بانکز (Banks) از شرکت نفت خام فیلیپز در آمریکا نتیجه مشابهی از کار تحقیقاتیشان به دست آوردند اما از کاتالیزور بر پایه کرومیوم استفاده کردند.
این پلی اتیلن های جدید از نظر ساختار و آرایش مولکولی تفاوت چشمگیری با مواد فرآیند فشار بالا داشتند که با توجه به سطح بلورینگی و تراکم آنها مشخص شد. با توجه به این ویژگی اخیر یک طبقه بندی جدید شروع شد: پلی اتیلن تراکم بالا HDPE و پلی اتیلن تراکم پایین LDPE کریستالی فرآیندهای مختلف و همچنین اقدامات در حال پیشرفت در زمینه فن آوری و سیستم های کاتالیزور با جزئیات کامل توصیف شده اند.
پلی اتیلن در سیستم های لوله کشی
پس از احیای مجدد صنعت در پایان جنگ جهانی دوم، برای تعداد زیادی از موادی که در زمان جنگ کشف شد کاربردهای صلح آمیزی پیدا کردند و پلی اتیلن LDPE برای ساخت لوله به کار گرفته شد. این انتخاب بیشتر به خاطر مقاومت این ماده در دمای پایین، انعطاف پذیری خوب و مقاومت شیمیایی آن بود که این ماده را به محصولی پرطرفدار تبدیل کرد، اما این محصول فقط در کاربری های فشار پایین و قطرهای کوچک به کار می رفت.
از زمان ورود HDPE به بازار در دهه ۱۹۶۰ به خاطر مزیت های ذاتی این ماده در مقایسه با فولاد، چدن نشکن یا مواد پلاستیکی جایگزین و به خاطر ابعاد اقتصادی جالب آن انقلاب دیگری در سیستم های لوله کشی رخ داد:
محصولی سبک و انعطاف پذیر: امکان تولید طول های بلند این لوله وجود داشت که میشد آن را پیچید و به راحتی به کار گرفت.
امکان قالب گیری تزریقی اتصالات: آسان شدن سرهم کردن شبکه یا افزایش حوزه آن حتی در سیستم های در حال کار.
شبکه ضد نشت: با ابزار اتصال جوش ساده و اتصالات الكتروجوش، سیستم های ضد خورش و بدون نیاز به تعمیر و نگهداری ایجاد شد. اتصال از طریق جوش حرارتی سبب ایجاد سیستم های همگن و یکپارچه می شود.
پلی اتیلن تراکم بالا HDPE به خاطر مزیت های بی شمارش به راحتی در دهه ۱۹۷۰ در بازار لوله رخنه کرد و اکنون به سطح ۱۰۰۰ کیلوتن در سال (۲۰۰۲) رسیده است و میانگین رشد سالیانه آن ۵% می باشد.
کاربردهای اصلی لوله پلی اتیلن در زمینه انتقال و توزیع آب آشامیدنی و سوخت های گازی، فاضلاب پرفشار و فاقد فشار، آبیاری و تخلیه، مجرا و کانال کابل در طراحی دیواره ساده یا ساخته شده می باشد. جالب است بدانید در حدود ۳ / ۴ بازار لوله پلی اتیلن در حوزه فعالیت های عام المنفعه به کار می رود که سبب می شود بازار نسبت به تغییرات اقتصادی ناگهانی آسیب پذیری کمتری داشته باشد.
