» أبحاث ودراسات عليا

المواصفات والتجارب على أنابيب الصرف الصحي من البولي ايتيلين عالي الكثافة (HDPE) أنابيب الـ PE100

د.م. عبد الرحمن الخطيب - رئيس قسم الهندسة البيئية   جامعة البعث – كلية الهندسة البيئية حمص - سوريا   

عند دراسة وتصميم مشروع صرف صحي لابد من معرفة المعلومات الأساسية :
•          معلومات عن السكان ( عدد السكان الحقيقي – معدل تزايد السكان – الفترة التصميمية – متوسط استهلاك الفرد ).
•          معلومات مكانية ( وجود مخطط تنظيمي – المناطق السكنية – المناطق الصناعية).
•          طريقة الصرف ( مشترك – منفصل).
•          مواصفات مياه المجاري المعاشية .
•          مخططات مساحية .
إذا” و بعد جمع المعلومات اللازمة , يتم اختيار نوعية انابيب الصرف والتي تشكل عادة العمود الفقري لشبكة الصرف الصحي بحيث تحقق الغاية المطلوبة منها من كافة النواحي وباعتبار أن موضوع محاضرتنا هو الأنابيب البلاستيكية المصنعة من البولي ايتلين عالي الكثافة    HDPE فمن المفيد نشر بعض المعلومات عن هذا النوع من الأنابيب من ناحية المواصفات الفنية والتقنية .
يتم تصنيع الحبيبات ( المادة الأولية ) بشكل عام بطريقة بتروكيميائية اعتمادا على البترول كمادة خام , حيث يستخدم حاليا بحدود 4% فقط من الإنتاج العالمي للبترول في الصناعات البلاستيكية  ويتم حرق الباقي  96 % كوقود مجالات النقل والتدفئة …..الخ.
منذ عام 1945 بدأ استخدام البولي ايتيلين في تصنيع الأنابيب وازداد استخدام هذه المادة بشكل كبير في عام 1970 حيث ارتفع من 20000 إلى 60000 طن , ووصل في عام 1985 إلى 1.4 مليون طن , ومازال يزاد الإنتاج السنوي لإنتاج الأنابيب في أوروبا بعدل  7% سنويا.
إن المواد البلاستيكية تتألف من جزيئات ضخمة لها شكل سلاسل , وهذه الجزيئات يمن أن تكون إما مستقلة فبما بينها  تنصهر أثناء التسخين (المواد البلاستيكية الحرارية )أو مرتبطة مع بعضها وبالتالي فإن هذه الروابط تتفكك عند التسخين قبل أن يتم انصهارها.
وللتبسيط فقد تم استخدام الاختصارات الشائعة التالية : LDPE HDPE  – MDPE –    للبولي ايتيلين المنخفض الكثافة والبولي ايتيلين المتوسط الكثافة والبولي ايتيلين العالي الكثافة
يتم تصنيع أنابيب البولي ايتيلين عن طريق سحب المادة المصهورة عبر قوالب خاصة , وبعد ذلك يتم تبريد الأنبوب  ويكون الانتاج مستمرا حيث يتم تحديد طول الأنبوب وفق اعتبارات تطبيقية فقط .
إن الفرق الاساسي بين البوليمير البلوري  LDPE والبوليمير البلوري HDPE  هو ببساطة أن السلسلة الجزيئية للثاني هي ذات تفرعات أقل مما يعطي توضعا أكثر احكاما للجزيئات (كثافة
عالية وبلورية عالية) وبالتالي تزداد قوة التجاذب بين هذه الجزيئات , وبالتالي تعطي قوة ومتانة أكبر
إن كثافة ومعدل تدفق المصهور  MFR تصف خصائص القوة , بينما الكثافة لوحدها ( البلورية ) تصف نقطة الانصهار , قساوة السطح , النفاذية , الامتصاص المائي.
لقد سميت أنابيب الجيل الأول  PE32  , PE45 ,  وسميت أنابيب الجيل الثاني  PE63 , PE80  وقد تم حديثا ونتيجة الدراسات والابحاث تطوير نوع من ال PE  يسمى الجيل الثالث ويرمز له PE100  وهو الأكثر انتشارا في بلادنا حيث يتم تصنيع الأنابيب من حبيباته.
خصائص أنابيب الـ PE100
اللون
تتوفر المادة الاولية بالألوان التالية:
  1. الأسود
  2. الأزرق
  3. الأصفر
  4. البرتقالي
ويفضل استخدام اللون الاسود في بلادنا (سورية)
أشكال السطوح:
يتم تصميم البنى الجدارية للأنابيب ذات المقاطع المحورية المجوفة وفق اشكال تخطيطية مختلفة , وأشكال بروفيلات مختلفة الأبعاد والأشكال تصمم من قبل المصنع بحيث تكون أبعادها مقبولة وتحقق القياسات الواردة في المواصفة الأوروبية    2002 (E): pr EN 13476 -1والمواصفة القياسية السورية   3062/ 2005     من حيث (القطرالإسمي – السماكات  e4,e5  – التفاوتات)
الكثافة :
يبين الجدول التالي قيم الكثافة لمختلف أنواع أنابيب ال PE
بداية التصنيع
الكثافة  Kg/m3
الرمز العلمي
نوع المادة الأولية
1986
935-940
LLDPE
بولي ايتيلين منخفض الكثافة
1945
930-940
LDPE
بولي ايتيلين منخفض الكثافة
1971
940-950
MDPE
بولي ايتيلين متوسط الكثافة
1955
950-965
HDPE
بولي ايتيلين عالي الكثافة
1990
950-965
HDPE100
بولي ايتيلين عالي الكثافة
يعتبر LDPE أفضل مادة معروفة لصناعة الأنابيب ذات الأقطار الصغيرة ( أقل من  100 mm) وهي المادة الأكثر استخداما  في أوروبا بسبب سهولة تشكيلها والتعامل معها وبسبب إمكانية الحصول عليها بشكل حلزوني , ولكن ظهور النوع المطور LLDPE حديثا حل محل ال LDPE في الكثير من مجالات التصنيع.
يستخدم MDPE  و HDPE بشكل أساسي لصناعة الأنابيب ذات الأقطار الكبيرة (  40 mm- 2000 mm) .
معدل تدفق المصهور ( MFR):
يتم تعيين قيمة معدل تدفق المصهور وفق نظام  ISO 1133
وهو كمية المادة المصهورة مقدرة بالغرام والتي تمر عبر فتحة في قالب بطول وقطر محددين , وذلك عندما يكون المصهور معرضا لضغط ودرجة حرارة محددين كقيم معيارية وبالواحدة Gr/10 min/ C , ويعتمد معدل تدفق المصهور بشكل أساسي على الوزن الجزيئي وذلك لأن الجزيئات الطويلة والمتراصة بشكل جيد تعطي المادة ميلا أقل للانسياب من الجزيئات القصيرة وقليلة التراص فيما بينها وإن زيادة الوزن الجزيئي يعني انخفاض قيمة ال MFR .
وكقاعدة فإن الكثافة ومعدل تدفق المصهور تصف خصائص القوة , ومن أجل LDPE تكون قيمة0.8   < MFR  أما من أجل  HDPE تكون قيمة0.5   < MFR  وهي قيم مرضية فيما يخص القوة طويلة الأمد للمادة ( ديمومة)
بشكل عام القوة العالية للمادة مطلوبة وهذا يعني الحاجة الى كثافة وبللورية عاليتين , علما أن ارتفاع الوزن الجزيئي يؤثر على لزوجة المصهور وبالتالي على سهولة التعامل مع المادة أثناء تصنيع الأنبوب , وبالتالي تتطلب عملية التصنيع درجة حرارة وضغط عاليين وتصبح تكنولوجيا السحب معقدة أكثر كما تصبح عملية حقن المصهور بالقوالب أعقد.
في السنوات الأخيرة تم تطوير أنواع من الأصماغ ذات قوة كبيرة تضاف إلى البوليميرات ذات الوزن الجزيئي المنخفض لتحقيق القوة المطلوبة بوليميرات ذات وزن جزيئي مرتفع.
من التحسينات الكبيرة في هذا المجال الحصول على النوع الجديد HDPE100 من خلال إضافة وسائط ربط مثل البيروكسيد مصهورها جيد الحقن وتعطي مواصفات متطورة للمادة وتستخدم في أنابيب الضغط العالي. المواصفة الأوروبية تعطي قيمة 1.6 Gr/10min  £MFR
الارجاع الحراري (OIT ):
تهدف هذه التجربة إلى الكشف عن مدى تحمل الأنبوب المصنع من مادة ال PE للأكسدة في الظروف الجوية وأثناء التشغيل وعند لحام الأنابيب مع بعضها ومع القطع الخاصة , حيث يتم تعريض خزعة من الجدار الداخلي للأنبوب  3-4 mg
إلى درجة حرارة  بحدود200 C     وبوجود الأوكسجين.
تعبر مقاومة المادة للاحتراق عن مقاومة الأنبوب للأكسدة مع الزمن وبالتالي ديمومته, ويجب أن يكون < 20 دقيقة بحسب المواصفة الأوروبية   2002-E: pr EN 13476 -1
تعريف بالمؤلف:
•         مكان وتاريخ الولادة: حمص- تلبيسة  5/2/1960
•          تخرج من جامعة حلب – كلية الهندسة المدنية  1983
•          حصل على الكتوراة من بولونيا  1992
•          كلية الهندسة البيئية – جامعة البعث.
•          انجز ونشر الأبحاث العلمية التالية :
            –        دراسة الخشونة و الترسبات في أنابيب مياه الشرب لبعض قرى محافظة حمص .
            –        دراسة إمكانية تحديد مرجعية المادة الأولية لأنابيب الـ HDPE.
            —        دراسة و تحديد العمر التصميمي لأنابيب الـHDPE .
الموبايل:  00963933247525
ملاحظة: جميع حقوق النشر محفوظة و لا يجوز اعادة النشر الا بذكر المؤلف و الموقع الالكتروني (موقع الهندسة البيئية) المنشور ضمنه البحث

1 thought on “المواصفات والتجارب على أنابيب الصرف الصحي من البولي ايتيلين عالي الكثافة (HDPE) أنابيب الـ PE100

اترك تعليقاً

لن يتم نشر عنوان بريدك الإلكتروني. الحقول الإلزامية مشار إليها بـ *