کاربرد لوله های PVC-U اینكل، خواص و ویژگی های آن

لوله‌های پلی وینیل کلرید سخت (PVC-U) - مورد مصرف در تخلیه فاضلاب ساختمان- طبق استاندارد ISIRI 9119

مزایای لوله‌های PVC-U                        

*مقاومت در برابر خوردگی

لوله‌های PCV-U نارسانای جریان الکتریکی هستند و در برابر واکنش‌های الکتروشیمیایی ناشی از اسیدها، بازها و نمک‌ها که منجر به خوردگی می‌شوند، مقاوم هستند. این ویژگی در سطح داخلی و خارجی لوله‌ی PVC-U وجود دارد. در نتیجه، استفاده از لوله‌ی PVC-U در کاربردهایی که در آن خاک مهاجم وجود دارد،  بسیار به صرفه است.

رفتار شیمیایی PVC-U

PVC در برابر بسیاری از الکل‌ها، روغن‌ها و مواد نفتی غیرآروماتیک مقاوم است. این ماده همچنین در برابر اکثر خورنده‌ها نظیر اسیدهای غیرآلی، بازها و نمک‌ها مقاوم است. برای مصارف معمول آبرسانی، لوله‌های PVC-U کاملاً در برابر مواد شیمیایی موجود در خاک و آب مقاوم هستند. مسئله‌ی مقاومت شیمیایی  تنها هنگامی مطرح می‌شود که محیط‌های غیرعادی وجود داشته باشد و یا از لوله برای انتقال مواد شیمیایی استفاده شود.

مدول الاستیسیته‌ی بالا

مدول الاستیسیته PVC-U یکی از مزایای مهم آن برای کاربردهای دفنی محسوب می‌شود، به خصوص در شرایطی که حرکت یا لرزش خاک محتمل باشد  (زمین‌لرزه و ...). بالا بودن این کمیت باعث می‌شود تا پدیده دوپهنی در این لوله‌ها به حداقل برسد. همچنین با توجه به این که ضخامت لوله‌های فاضلابی بر اساس مقدار مدول الاستیسیته‌ی رزین مصرفی در ساخت لوله تعیین می‌گردد، بالا بودن مدول PVC-U باعث کاهش ضخامت لوله و افزایش سطح مقطع عبور جریان  می‌شود.

*سفتی حلقوی پایدار(SN)

PVC نسبت به بسیاری از پلیمرها حساسیت كمتری در برابر سرعت تغییر شكل از خود نشان می دهد و و بنابراین عكس‌العمل بهتری در برابر تغییر شكل در بارگذاری عملی از خودشان می‌دهد. به همین دلیل هم سفتی حلقوی لوله‌های PVC-U در مقایسه با دیگر لوله‌های پلاستیکی نظیر پلی‌اتیلن حساسیت كمتری در  برابر دما دارد.

*استحکام کششی بلند مدت

لوله‌های PVC-U به گونه‌ای فرمولاسیون می‌شوند تا استحکام کششی بلند مدت بالایی داشته باشند. حداقل استحکام مورد نیاز (MRS) (که در طراحی لوله‌های تحت فشار به کار می‌رود)، برای لوله‌های PVC-U در حدود دو برابر بیشتر از مقادیر متناظر دیگر لوله‌ها نظیر پلی‌اتیلن و پلی پروپیلن است. به همین دلیل هم ضخامت لوله‌های PVC-U نسبت به سایر لوله ها کمتر بوده و با وجود دانسیته‌ی بالاتر در نهایت وزن کمتری نیز دارند، که این مسئله مزیت مهمی محسوب  می‌شود.

*نسبت استحکام به وزن بالا، وزن سبک:

برای ساخت لوله های گروه PVC (UPVC ، CPVC)از مواد با وزن مخصوص (Density) معادل gr/cm3933/0كه حدود 5/8 برابر سبكتر از لوله های پلی اتیلن و 5/6 برابر سبكتر از لوله های پلی پروپیلن می باشد استفاده می گردد.استحکام بالای PVC-U باعث حداقل شدن ضخامت و سبکی این لوله‌ها می‌گردد. لوله‌های PVC-U مزیت سبکی چشمگیری دارند که جنبه ایمنی مهمی محسوب می‌شود. امکان حمل و نقل آسان، آسیب‌های کاری را حداقل نموده و نصب و حمل و نقل ارزان‌تر را تسهیل می‌کند. یک فرد می‌تواند به راحتی دو لوله‌ی ۶ متری با قطر ۱۱۰ میلیمتر را حمل کند، ولی همان فرد تنها قادر است در حدود 5/1 متر لوله ۱۱۰ آهنی را حمل کند.

اتصالات چسبی آب‌بند

یک مزیت مهم برای هر لوله،‌ آب‌بندی اتصالات آن است. لوله و اتصالات U-PVC چسبی به علت ایجاد جوش سطحی در محل اتصال، اتصالی مقاوم بوجود آورده و دارای طول عمری برابر PVC می باشد.(1000سال)

مقاومت در برابر سایش/خراش

لوله‌های PVC-U مقاومت بسیار بالایی در برابر سایش و خراش از خود نشان می‌دهند. ثابت شده است که لوله‌های PVC-U دوام بسیار بالاتری نسبت به لوله‌هایPP، PE، فلزی، سیمانی و سفالی در برابر انتقال مواد دوغابی دارند.

*استحکام ضربه

تحت شرایط نرمال، لوله‌های PVC-U مقاومت نسبتاً بالایی در برابر آسیب‌های ناشی از ضربه در مقایسه باPP(پوش فیت)، PE (پلی اتیلن) و بیشتر مواد رایج در ساخت لوله دارند. با وجود کاهش مقاومت ضربه لوله‌های PVC-U در دماهای بسیار پایین، استحکام ضربه‌ی آن همچنان بالاتر از حد نیاز است.همچنین در لوله و اتصالات PVC بر خلاف انواع دیگر لوله نظیر PP و PE هرگز ترك های ناشی از تنش های دراز مدت (Stress cracking) دیده نخواهد شد.

از سوی دیگر یکی از مزایای لوله‌های PVC-U وابستگی خواص محصول نهایی به فرمولاسیون مورد استفاده در تولید است. به همین دلیل در مورد کاربردهای  خاص که در آنها مقاومت در برابر ضربه از اهمیت بالایی برخوردار است، می‌توان با تغییر فرمولاسیون و استفاده از اصلاح‌کننده‌های ضربه، به مقاومت‌های بسیار بالا در برابر ضربه دست یافت كه در PP و PE چنین تغییراتی امكان پذیر نیست.

*مقدار زبری پایین

زبری لوله عامل بسیار مهم و مؤثری در ایجاد افت فشار و کاهش دبی می‌باشد. لوله‌های PVC-U به دلیل داشتن سطوح داخلی بسیار صیقلی (ضریب زبری و اصطکاک پایین)، مقاومت بسیار پایینی در برابر جریان سیال از خود نشان می‌دهند.ضریب اصطكاك درلوله‌های PVC-U150<C (Friction coefficient) می باشد كه نشانه صاف و صیقلی بودن بسیار زیاد سطوح داخلی است.

علاوه بر این، در بسیاری از لوله‌ها، باکتری‌ها در قسمت‌های زبر و دارای پستی و بلندی لوله تجمع می‌کنند (تشکیل biofilm) و به مرور راه جریان آب را می‌بندند، که این امر باعث افت فشار جریان شده و بر سلامت آب آشامیدنی نیز تأثیر منفی می‌گذارند. زبری هیدرولیکی پایین لوله‌های PVC-U، با ممانعت ازتشکیل بیوفیلم، علاوه بر کاهش افت فشار، مانع ته نشینی لجن در شبکه‌های فاضلابی شده و در شبکه‌های توزیع آب آشامیدنی نیز باعث کاهش احتمال آلودگی می‌شود. بنابراین هزینه‌های نگهداری این لوله‌ها پایین بوده و طراحی اولیه‌ی خط لوله نیز بهینه صورت می‌گیرد.

مقاومت در برابر شعله

لوله‌ی PVC-U به سختی آتش می‌گیرد و در غیاب منبع خارجی، به سوختن ادامه نمی‌دهد. دمای شعله‌ور شدن خود به خودی آن ۴۵۴ درجه سانتیگراد است، که بسیار بالاتر از اکثر مواد ساختمانی است. در اثر سوختن PVC، گاز HCl آزاد می‌شود که این گاز از دسترسی اکسیژن به منطقه‌ی مشتعل شده جلوگیری می‌کند. به همین دلیل است که PVC را ماده‌ای خودخاموش‌شونده می‌نامند.

در عین حال یک ماده‌ی مشتعل هرقدر شعله‌ی بیشتری داشته باشد، خطرناک‌تر است. اشتعال‌پذیری بر اساس معیار حداقل غلظت اکسیژن مورد نیاز برای تداوم احتراق با شعله بیان می‌شود. واحد اندازه‌گیری آن اندیس حدی اکسیژن (Limiting Oxygen Index) (LOI) نام دارد که در استاندارد ASTM D 2863 بدان پرداخته شده است. در کل، LOI کمتر از ۲۰/۸ (درصد حجمی اکسیژن در هوای معمولی) نشان‌ می‌دهد که ماده خواهد سوخت. از سوی دیگر مواد با LOI بیشتر از ۲۷ به جز تحت شرایط خیلی خاص آزمایشگاهی نمی‌سوزند. PVC با LOI در حدود ۴۵-۴۹۹ مقاومتی استثنایی در برابر شعله‌ دارد.

*قیمت مناسب

از آنجا که ۵۳% مواد اولیه در ساخت رزین PVC از مواد نمکی (NaCl) است، لوله‌های PVC-U وابستگی کمتری به قیمت نفت دارند و علاوه بر مزایای ممتاز ذکر شده برای این لوله‌ها، قیمت این لوله‌ها بسیار مناسب و قابل رقابت با سایر لوله‌های پلیمری، فلزی، چدنی و ... می‌باشند. به طوری که امروزه لوله‌های PVC در دنیا یکی از گزینه‌های اصلی در شبکه‌های آب و فاضلاب می‌باشند.

 چسب های لوله و اتصالاتPVC-U

عملكرد چسب PVC-Uبصورتی است كه پس از قرار دادن بر روی دو سطح اتصال مورد نظر و متصل كردن آن ها باعث می شود كه دو سطح یكدیگر راجذب كرده(مانند ایجاد جوش) و اتصالی یكپارچه با ضریب اطمینان بالا بوجود می آورد.این نوع چسب دربرابر اسیدهای آلی (غیر ارگانیك)ومحیط های اسیدی وبازی فاضلاب مقاوم می باشد(مطابق با الزامات دستورالعمل LFGB,EC1935-2004)از نظر طول عمر چسب PVC-Uبه دلیل ساختار خاص مواد تشكیل دهنده و همچنین نوع عملكرد پس از استفاده به سطحی یكپارچه تبدیل می گردد، بنابراین تا زمانی كه لوله و اتصالات PVC-U سالم بماند چسب خاصیت چسبندگی خود را حفظ می كند و عمری برابر با PVC(حدود 100سال) دارد.شركت اینگل در سال 1393 چسب فشار قوی pvc-uاینگل را با بالاترین كیفیت به بازار عرضه كرده است.

*انبساط طولی در لوله های PVC-U و لوله های PP (پوشفیت)

لوله های PVC-U نسبت به لوله های PP افزایش طول كمتری در اثر انبساط طولی دارند، ولی همین افزایش طول ناچیز در ساختمان های بلند طبقه باعث ایجاد  شكست در اتصال های رایزر می گردد.

این شكست در لوله های PP به خاطر نوع ماده بوجود می آید ولی به دلیل اینكه افزایش طول در این لوله ها قابل توجه است، در صورتی كه نصبآن با دقت و  محاسبه شده انجام نشود پس از مدتی از حالت آب بندی خارج می شود.

اما اینگل نقص موجود در لوله های PVC-U را با قطعه ی انبساطی برطرف كرده است.به این صورت كه به ازای هر واحد لوله یك قطعه استفاده می شود كه در  اثر افزایش طول لوله، اتصالات دچار شكست نشوند.

مقدار افزایش طول لوله های PVC-U و PP (پوش فیت) به شرح ذیل می باشد:

dL = ᾳL˳dt

مقدار افزایش طولdL→

                                                                                                                                                                    ضریب انبساط طولیᾳ→

                                                                                                               طول اولیهL˳→

                                                                                                  تغییرات دما(₁Ө-₂Ө)dt→  

ᾳ forpvc-u = 23 ₓ 10^-6

ᾳ forpp = 50.3 ₓ 10^-6

dL for u-pvc = 1.75cm

dL for pp = 3.13cm