کاربرد لوله های پلی اتیلن در کشاورزی

کمبود منابع آب شیرین موضوع بسیار مهمی است که در سال‌های اخیر توجه بسیاری از محققان را به خود جلب نموده است. با توجه به نقش کلیدی آب در محصولات کشاورزی، پیش‌بینی می‌شود در آینده نزدیک به جای عملکرد در هکتار، عملکرد محصول بر حسب واحد آب مصرفی ارزیابی شود. این امر بیانگر اهمیت استفاده از روش‌های صحیح و نوین آبیاری است. آبیاری تحت فشار با استفاده از لوله‌های پلی اتیلن (PE) است که در طی چند دهه گذشته محبوبیت یافته و راندمان آبیاری سطوح زیر کشت را به‌طور قابل‌توجهی افزایش داده است.

لوله‌های پلی اتیلن لوله‌هایی هستند که در اثر واکنش‌های پلیمریزاسیون واحدهای منومر اتیلن در پالایشگا‌های نفت خام ساخته می‌شود و با توجه به شرایطی سنتز، ویژگی‌های خاصی دارند. کشاورزی یکی از صنایعی است که از تنوع بالایی در تولید و استفاده محصولات پلی اتیلن برخوردار است. مواد پلی اتیلن به‌دلیل مزایای بی‌شماری که دارند بخش بزرگی از ابزارهای صنعت کشاورزی را تحت‌الشعاع قرار داده‌اند. کشاورزی یکی از صنایع کلیدی و پرمحصول است که از دیرباز پاسخگوی اکثر نیازهای غذایی، پوشاک و… بشر بوده است که علاوه بر روش‌های مختلف کشاورزی مستلزم استفاده از ابزارهای مختلفی برای فرآیند کشت گیاه در صنعت کشاورزی است. سیستم‌های پلیمری هوشمند علاوه بر صرفه‌جویی در آب، با افزایش کارایی آفت‌کش‌ها، علف‌کش‌ها و کودها بواسطه‌ی سیستم‌های رهایش کنترل‌شده و در نتیجه، امکان استفاده از دوزهای پایین‌تر، کمک زیادی به صنعت کشاورزی کرده‌اند. کیفیت ابزار و طول عمر بهینه لوله‌های پلی اتیلن علاوه بر کاهش هزینه‌های کشاورز یا باغدار، کیفیت کلی محصولاتکشاورزی را نیز تحت‌تاثیر قرار می‌دهد. انروزه انواع لوله پلی اتیلن تقریباً در تمام مزارع و گلخانه‌ها در سراسر جهان مورداستفاده قرار می‌گیرند.

دوام و استحکام بالا، سهولت نصب، هزینه کم، طول عمر بالا، سبک وزن، انعطاف‌پذیری، مقاومت در برابر اشعه خورشید، مقاومت در برابر خوردگی، بهداشتی و غیرسمی بودن و اندازه و ابعاد متنوع از جمله مزایای لوله پلی اتیلن است که کشاورزان را به استفاده از این نوع ترغیب می‌کنند. انعطاف‌پذیری بسیار بالای این لوله‌ها گزینه‌ی بسیار مناسبی برای تحمل فشار و چکش آب می‌باشند. یکی دیگر از مزایای لوله های پلی اتیلن هزینه پایین نگهداری و هزینه‌های عملیاتی مقرون به صرفه آن‌ها است. در حقیقت عمر و پایداری طولانی مدت آن‌ها دلیل اصلی کم هزینه بودنشان است. لوله‌های پلی اتیلنی به راحتی قابل نصب و در برابر ضربه و ترک خوردگی مقاوم هستند. تا جاییکه نگرانی از بابت آسیب‌پذیری آن‌ها در شرایط زیست محیطی متنوع وجود ندارد. همچنین محیط‌های اسیدی و بازی و بسیاری از محلول‌ها و مواد شیمیایی تاثیری بر لوله های پلی اتیلن ندارند.

کسر هزینه های مربوط به نصب، سیستم‌های شناورسازی و مدیریت آبیاری افزایش سرعت، حجم و فشار انتقال آب پاک به محصولات کشاورزی به صورت کاملاً کنترل شده ممانعت از هدررفت و نشت آب در مقایسه با سیستم‌های آبیاری سنتی افزایش کارایی و تسهیل عملیات کشاورزی کاهش خطر انحراف آب کاهش هزینه های تعمیر و نگهداری سیستم‌های آبیاری

لوله های پلی اتیلن بسته به نوع کاربری در سایزها و ابعاد مختلفی تولید می‌شوند و با توجه شرایط و کاربرد می‌توان از انواع آن استفاده کرد. همانطور که اشاره شد بیشترین کاربرد لوله های پلی اتیلن در صنعت کشاورزی در سیستم آبیاری مزارع یا باغ ها مورد استفاده قرار می‌گیرد. آبیاری گیاهان به روش‌های مختلفی از جمله آبیاری قطره‌ای، آبیاری موضعی، آبیاری تحت فشار، آبیاری سطحی و آبیاری بارانی صورت می‌گیرد. سیستم آبیاری قطره‌ای به‌عنوان یک روش نسبتا جدید و مدرن در صنعت کشاورزی شناخته می‌شود که با استفاده از انواع لوله های پلی اتیلن صورت می‌گیرد. این لوله‌ها در دو نوع قطره چکانی و اسپری کننده عرضه می‌شوند.لوله های پلی اتیلن دارای انواع سایزها همچون ۱۰، ۱۲، ۱۶، ۲۰، ۲۵، ۳۲، ۴۰، ۵۰، ۶۳، ۷۵ و ۹۰ اینچ می‌باشد. لوله های پلی اتیلن بزرگ را می‌توان در شبکه‌های انتقال و توزیع آب با فشار بالا و لوله های پلی اتیلن سایز کوچک را برای آبیاری گیاهان و زمین‌های کشاورزی استفاده کرد. لوله های پلی اتیلنی از قطر شش میلی‌متر تا بیش از دو متر ساخته می‌شوند و بنابر نوع کاربریشان از مناسب‌ترین لوله با قطر مناسب استفاده می‌شود.

لوله پلی اتیلن عمدتا به روش اکستروژن تولید می‌شوند. در این روش مواد اولیه به شکل گرانول، داخل دستگاه اکسترودر ریخته می‌شوند و با حرارت ذوب می‌گردند. مواد ذوب شده توسط یک میله مارپیچ فشرده شده، از اکسترودر خارج و وارد قالب می‌شوند. سپس مواد قالب گیری شده، از کالیبراتور عبور می‌کنند و با اعمال یک فشار مناسب، توسط تانک وکیوم شکل داده می‌شوند. سطح لوله تولید شده بلافاصله بعد از خروج از کالیبراتور، با آب سرد خنک می‌شود. بر روی لوله‌های تولید شده به وسیله یک دستگاه لیبل زن، تاریخ تولید، مشخصات فنی، علامت استاندارد و نام شرکت ثبت می‌شود و سپس به وسیله یک دستگاه برش در طول‌های مختلف برش داده می‌شوند. لازم به ذکر است که تمامی این مراحل توسط دستگاه‌های اتوماتیک انجام می‌شود.

لوله های پلی اتیلن بر اساس چگالی به سه نوع لوله پلی اتیلن سنگین (HDPE)، پلی اتیلن سبک خطی (LLDPE) و پلی اتیلن سبک (LDPE) تقسیم می شوند. لوله پلی اتیلن سنگین نوعی لوله پلاستیکی است که برای انتقال سیالات و گازها یا جایگزینی خطوط لوله بتن قدیمی یا فولادی استفاده می شود. این لوله‌ها بسیار انعطاف‌پذیر، نفوذناپذیر و مناسب برای خطوط لوله فشار بالا است. به طور معمول، لوله پلی اتیلن سنگین را می‌توان برای شبکه‌های آب، شبکه‌های گاز، شبکه‌های فاضلاب، خطوط انتقال دوغاب، آبیاری روستایی، خطوط تامین سیستم آتش نشانی، کانال‌های برق، کانال‌های ارتباطی و لوله‌های زهکشی استفاده کرد. پلی اتیلن سبک دارای زنجیره مولکولی شاخه دار و کم تراکم و همچنین نیروی مولکولی ضعیفی است به همین علت انعطاف پذیری بالا و استحکام کششی کمی دارد. کاربرداین پلیمر بیشتر در ساخت طلق‌های شفاف، کاورها و چمدان‌ها، آسترهای بسته‌بندی و… است. لوله های پلی اتیلن همچنین به سه گرید انواع گرید لوله پلی اتیلن PE63، PE80 و PE100 تقسیم می‌شوند. تفاوت اصلی این گریدها در چگالی آن‌ها می‌باشد. تفاوت در چگالی باعث افزایش ضخامت، سختی و وزن لوله و در نتیجه تحمل آن در برابر فشار می‌شود. گرید PE63 با توجه به چگالی و صرفه اقتصادی کم، استفاده کمتری نسبت دو گرید دیگر دارد. گرید PE100 توسط بهترین مواد اولیه ساخته شده، وزن و ضخامت کمتری به نسبت دو گرید قبلی دارد و مهم‌ترین مزیت آن، بی تأثیر بودن ماورای بنفش و اشعه خورشید بر این نوع لوله است. علائم اختصاری لوله های پلی اتیلن غالبا بر روی آن‌ها حک می‌شود. به عنوان مثال، لوله DN90 PE100 PN10 یعنی یک لوله پلی اتیلن ساخته شده از مواد PE100 با ۹۰ میلیمتر قطر که می‌تواند تا ۱۰ بار فشار را تحمل کند.

لوله های پلی اتیلن در گریدهای فشار مختلف تولید می شوند که نشان‌دهنده فشاری است که لوله می‌تواند با آب در دمای ۲۰ درجه سانتی گراد تحمل کند. این فشار با علامت اختصاری PN نشان داده می‌شود. برای نمونهPN 2.5 نشان از حداکثر فشار ۲.۵ بار دارد. گریدهای فشار موجود اغلب بر اساس استانداردهای اروپایی می‌باشد. لوله پلی اتیلن تک‌جداره پلی اتیلن سنگین قابلیت تحمل فشار ۴۰-۲ اتمسفر و لوله های پلی اتیلن دوجداره تحمل فشار از ۶ الی ۳۲ اتمسفر را دارند. در کشاورزی، معمولا از لوله‌های پلی اتیلن تک جداره استفاده می‌شود.