استفاده مجدد از ضایعات PVC در لوله های ساندویچی، توانسته سالانه هزاران تن از ضایعات استرالیا را کاهش دهد که به طور خاص مهم ترین برتری این نوع محصولات است.

  چکیده:
بیش از دو دهه است که در استرالیا از لوله های U-PVC ساندویچی در موارد مختلفی از جمله، لوله های ونت سیستم فاضلاب ساختمان، زهکشی آب باران و مجاری سیم کشی برق استفاده می گردد. این ماده از جنبه های گوناگون زیست محیطی، اقتصادی و اجتماعی در مقایسه با لوله های تک لایه PVC، برتری دارد. استفاده مجدد از ضایعات PVC در لوله های ساندویچی، توانسته سالانه هزاران تن از ضایعات استرالیا را کاهش دهد که به طور خاص مهم ترین برتری این نوع محصولات می باشد. لایه ساندویچ عموما بصورت فوم بوده که به علت مصرف مواد اولیه کمتر، وزن پایین تر لوله و همچنین مصرف انرژی کمتر، باعث برتری بیشتر این نوع محصولات می شود. در این مطلب، در مورد مسائلی که هنگام استفاده از مواد بازیافت در لوله های ساندویچی ممکن است پیش بیاید بحث می کنیم .

  مقدمه:
اولین بار لوله های ساندویچی در دهه 1980 در اروپا با هدف ارتقا فرآیندپذیری ضایعات PVC به عنوان مواد بازیافت، توسط Alphacan توسعه داده شدند. همچنین این فرآیند توانست مزایای دیگری چون وزن کمتر و قیمت پایین تر در مقایسه با لوله های تک لایه ایجاد نماید. فن آوری ساخت لوله های ساندویچی در سال 1996 توسط شرکت Key Plastic به استرالیا معرفی شد. این شرکت اولین  لوله های ساندویچی را با نام Bipex و تحت کاربری لوله های ونت سیستم فاضلاب و زهکشی آب باران وارد بازار کرد. برگ برنده این شرکت، قیمت پایین تر در مقایسه با سایر رقبا بود. لایه ساندویچ می تواند بنا به درخواست یا کاربرد، بصورت جامد یا فوم باشد. این که در فرآیند لوله ای از مواد بازیافت استفاده گردد یا نه به عواملی چون دسترسی و کیفیت بازیافت مورد استفاده بستگی دارد. شرکت بلافاصله شروع به تولید لایه ساندویچ از جنس فوم کرد تا وزن لوله را پایین آورده و همچنین دنبال منابع مناسب بازیافتی U-PVC بود تا در لایه فوم استفاده گردد.

لوله های U-PVC ساندویچی به سرعت توانستند از جایگاه مناسبی در صنعت آب استرالیا برخوردار شوند و به ویژه سهم بالائی از  لوله های ونت سیستم فاضلاب را به خود اختصاص دادند. در حال حاضر لوله های U-PVC ساندویچی در سایزهای 100 الی 300 میلی متر تولید می شوند. 

  کیفیت مواد بازیافتی:
مواد بازیافتی قابل استفاده در لوله های ساندویچی، از سه منبع استاندارد، در دسترس می باشند: ضایعات درون کارخانه (Internal Rework)، ضایعات صنعتی (Post-Industrial) و ضایعات شهری (Post-Consumer). از آنجایی که کیفیت مواد بازیافتی مورد استفاده، بسته به منبع آن، متفاوت خواهد بود، لذا کاربرد نهائی مواد بازیافتی از اهمیت ویژه ای برخوردار می باشد. به عنوان مثال، در نوع لوله ای که برای تولید آن از مواد بازیافتی استفاده می شود، کیفیت مواد بازیافتی مصرفی تاثیر گذار خواهد بود.
اولین قدم در استفاده از PVC بازیافتی آن است که ذرات، به منظور فرآیند پذیری مجدد به اندازه کافی ریز و خرد شوند. هرچه فرآیند بازیافت بهتر انجام شود اندازه ذرات نیز ریزتر می شود. در حالت ایده آل ذرات با اندازه کمتر از 500 میکرومتر برای فرآیند مناسب هستند، هرچند که در عمل دستیابی به این اندازه، به دلیل مصرف بالای انرژی امکان پذیر نیست. تولیدکنندگان عموما ذرات با اندازه کمتر از 1 میلیمتر را جهت فرآیند استفاده می نمایند. اگر فرمولاسیون و کیفیت مواد بازیافتی مشخص باشد (به عنوان مثال: مواد بازیافتی از خود کارخانه می باشد)، نیازی به میکرونیزه کردن ذرات نیست و  میتوان ذرات با اندازه کمتر از 10 میلیمتر را در فرآیند تولید لوله استفاده نمود.

هر زمان که ممکن باشد، تولیدکنندگان، لایه داخلی را به شکل فوم تولید می نمایند تا بتوانند مصرف مواد اولیه را پایین بیاورندو از مواد بازیافتی استفاده نمایند. آلودگی های خارجی در اینجا یک مشکل به حساب می آیند زیرا می توانند فرآیند فوم شدن را دچار اختلال کرده و باعث ایجاد حباب در سطح لوله شوند و همچنین اگر میزان این آلودگی زیاد باشد می تواند بعضا باعث پارگی در دیواره لوله های با قطر پایین شود. بدین منظور، ذرات میکرونیزه را نیز از یک صفحه فیلتر عبور می دهند تا از آلودگی های احتمالی همراه با ذرات، پاک شوند.

  فرمولاسیون:
معمولاً تولید کنندگان لوله های ساندویچی، اطلاعاتی در مورد تاریخچه PVC بازیافتی و نوع PVC آن دارند. آنچه در فرمولاسیون، حائز اهمیت است: وزن مولکولی PVC و نوع پایدارکننده حرارتی است که در فرمولاسیون PVC بازیافتی استفاده شده است.  اگر مواد بازیافتی U-PVC از فرمول مناسبی برخوردار بوده باشند، می توانند قبل از آنکه پایداری حرارتی خود را از دست بدهند، تا چندین مرتبه در فرآیند تولید استفاده گردند. ازآنجایی که بیشتر محصولات U-PVC  از قبیل: لوله، در و پنجره و روکش دیوار در مصارف طولانی مدت استفاده می شوند، طول عمری بالای 100 سال دارند. همچنین ترکیبات بازیافتی که هیچ شناختی روی فرمول یا منشا آنها وجود ندارد را می توان به ذرات بسیار ریز تبدیل نمود و همراه با PVC خام در فرمولاسیون محصولاتی چون لوله های زهکشی استفاده نمود.

لوله هایی که تا قبل از سال 2010 در استرالیا بر پایه استابلایزر های سرب تولید شده اند نیز در این فرآیند بدون مشکل قابل بازیافت هستند چون این مواد بازیافتی در لایه میانی لوله استفاده می شوند  و بین  لایه هایی قرار می گیرند که عاری از پایدارکننده سرب هستند و مهاجرتی به سطح از سمت افزودنی های آنها اتفاق نمی افتد.

در صورت امکان، تولیدکنندگان تمایل دارند تا 100 درصد از مواد بازیافت در تولید استفاده کنند اما این موضوع بستگی به دسترسی به مواد بازیافت، کیفیت آنها و همچنین نوع لوله ای که تولید می شود، دارد. همچنین درصورت امکان به جهت فوم کردن مواد بازیافتی از افزودنی های فوم کننده در ترکیب نیز استفاده می شود. یکی از مزایای استفاده از لوله های ساندویچی ، این است که رنگ مواد بازیافت در محصول نهایی تاثیر نداشته و بدون تنظیمات خاصی می توان رنگ مورد نظر طبق استاندارد تولید لوله را ایجاد نمود. 

لوله های ساندویچی که به عنوان لوله های ونت سیستم فاضلاب مورد استفاده قرار می گیرند، به عنوان با کیفیت ترین لوله ها در این نوع فرآیند تولید می شوند و البته باید در تولید آنها از مواد بازیافتی با کیفیت استفاده کرد. برای اطمینان از کیفیت لوله، در تولید لوله های ونت سیستم فاضلاب به دلیل حساسیت بالاتر از بازیافت هایی با ذرات میکرو استفاده می شود و در لوله های زهکشی آب باران که از اهمیت کمتری برخوردار است می توان از ذرات با اندازه بزرگتر استفاده نمود.

جالب توجه است که اغلب موارد بازیافت مورد استفاده، آسیاب داخلی کارخانه است، که با دانستن فرمولاسیون و کیفیت، می توان از آنها در تولید لوله های تحت فشار نیز استفاده نمود.

لوله های برقی PVC عموماً از ضخامت بیشتری نسبت به لوله های ونت سیستم فاضلاب و زهکشی آب باران برخوردار هستند و میتوان در لایه فوم آنها از100 درصد مواد بازیافت استفاده نمود. 

لایه فوم در لوله های ساندویچی می تواند 20-25 درصد وزن لوله را کاهش دهد و از طرفی به دلیل صرفه اقتصادی، تولید کننده های لوله سعی می نمایند تا جایی که امکان دارد، از این روش برای تولید لوله ها استفاده نمایند.

  فواید:
لوله های ساندویچی مزایایی از جهات مختلف در مقایسه با لوله های تک لایه دارند که شامل موارد ذیل می باشد: 

الف) کارایی:
•  تمام استاندارد های مربوط به محصول در آن رعایت شده
•  هیچگونه کاهش خواصی در مقایسه با لوله های تک لایه معمول ندارد کما اینکه در برخی موارد استفاده از بازیافت باعث بهبود خواص نیز می شود
•    کاهش وزن با استفاده از لایه فوم

ب) اقتصادی:
•  اجتناب از هزینه های دفع مواد زاید و نگه داری مواد
•  کاهش قیمت در محصولاتی که از فوم استفاده شود
•  کاهش هزینه های حمل و نقل، جابجایی و نصب با کاهش وزن
•  پیشگیری از عوارض دفن ضایعات پلیمری

ج) زیست محیطی:
•  تبدیل مواد قابل بازیافت به محصول به جای دفن آنها
•  کاهش اثرات کربن در محیط به خصوص در حالت استفاده از فوم
•  انرژی کمتر در مقایسه با محصولات جایگزین

د) اجتماعی:
•  کاهش خطرات برای تولید کننده یا نصاب با توجه به وزن کمتر
•  کاهش قیمت لوله و سهولت در استفاده

  خلاصه:
لوله های ساندویچی فواید زیادی، هم برای صنایع تولید پلاستیک و هم برای جامعه دارند زیرا منجر به استفاده از حجم بالایی از مواد بازیافتی می شوند. با توجه به عملکرد خیلی خوب لوله های ساندویچی فوم دار در لوله های ونت سیستم فاضلاب ساختمان و زهکشی آب باران، از این فن آوری، به وفور در استرالیا جهت تولید لوله های مورد نیاز استفاده می گردد.

  منابع:
National Waste Policy Case Study: Australian Government Department of Sustainability, Environment, Water Population and Communities. Available at https://www.environment.gov.au/system/files/pages/9014ac31-f832-48bd-85b9-f02d8ef70fbe/files/pipa.doc 
PIPA Technical NoteTN019. Available athttps://www.pipa.com.au/wp-content/uploads/2019/01/TN019.pdf
Coextruded Pipe: An ideal product for recycled PVC pipes andfittings.Ir R.L.J. Pots and Dr.P. Benjamin.Plastic Pipes9 Conference, Edinburgh, 1995
Coextrusion of PVC Foam-Core PipesJ. Dobrowsky, Vienna/AustriaKunstoffe 88 (1998), 5, pp. 678 –682
LCA of Australian Pipe by Nigel Howard. Vailable at http://www.thinkpipesthinkpvc.com.au/images/pdfs/lca_of_australian_pipe_30-03-09.pdf

نایجل جونز – نوامبر 2019 – کنفرانس OZPIPE استرالیا  

امیر مهیار ملک پور کارشناس تحقیق و توسعه شرکت یزد پولیکا