معرفی محصولات ایزوگام آسیا گستر – راهکاری کامل برای عایقبندی ساختمان
فوریه 24, 2026روش بسته بندی آسان و اقتصادی قیر پلیمری جهت نگهداری و حمل و نقل
جولای 9, 2026
استفاده از پلیمرهای مخرب محیط زیست بهصورت ظرف بستهبندی قیر و مصرف آنها در تولید عایق رطوبتی قیری
نویسندگان
- مژگان سادات جلالی
مرکز تحقیق و توسعه شرکت آسیاگستر دلیجان
Email: mozhganjalali62@yahoo.com - علیاکبر کاظمینی
مرکز تحقیق و توسعه شرکت آسیاگستر دلیجان
Email: a_kazemeini@yahoo.com - داود اصغری
مرکز تحقیق و توسعه شرکت آسیاگستر دلیجان
Email: davoodasghari01@gmail.com - مهدیه اسکندریان
مرکز تحقیق و توسعه شرکت آسیاگستر دلیجان
Email: mahdiehskandarian@gmail.com
چکیده
یکی از مصارف عمده قیر، علاوه بر استفاده در راهسازی، استفاده از آن بهعنوان آببند و عایق رطوبتی است. با توجه به تفاوت سازهها و استانداردهای معماری، انواع مختلفی از عایقهای رطوبتی قیری تولید و در کاربردهای متنوع مورد استفاده قرار میگیرند.
وجه مشترک تمامی عایقهای رطوبتی قیری، استفاده از افزودنیها برای اصلاح قیر و تأمین خواص مورد نیاز است. بهواسطه تحقیقات گسترده طی سالیان گذشته و با هدف استفاده از پلیمرهای بازیافتی و کاهش هزینه تمامشده محصول، استفاده از پلیمرهای بازیافتی پلیپروپیلن (PP) و پلیاتیلن (PE) توانسته است ضمن بازگرداندن این مواد به چرخه مصرف، قیمت تمامشده عایقهای ورقهای قیری را نیز کاهش دهد.
از سوی دیگر، به دلیل عدم تولید یکنواخت قیر در سراسر جهان، عرضهکنندگان و خریداران بسیاری در فرآیند حملونقل این محصول فعالیت دارند. برای جابهجایی قیر معمولاً از تانکرهای حمل، بشکههای فلزی، فلاکس و سایر بستهبندیهای مشابه استفاده میشود. این روشها علاوه بر هزینههای حملونقل، موجب تولید حجم زیادی از ضایعات شده و نیاز به گرم و سرد کردن مکرر قیر را به همراه دارند؛ موضوعی که علاوه بر کاهش کیفیت قیر، باعث اتلاف انرژی قابل توجهی نیز میشود.
در این مقاله، ضمن بررسی مشکلات اقتصادی و زیستمحیطی روشهای متداول، یک روش جدید برای بستهبندی قیر معرفی و ارزیابی شده است.
واژگان کلیدی: پلیاتیلن بازیافتی، پلیپروپیلن بازیافتی، اتکتیک پلیپروپیلن، ورقهای انعطافپذیر.
مقدمه
استفاده از مواد مصنوعی و طبیعی بهمنظور بهبود خصوصیات قیر، از اوایل دهه ۱۸۴۰ میلادی آغاز شده است. اولین پروژههای اصلاح قیر در دهه ۱۹۳۰ میلادی در اروپا انجام شد. همچنین در دهه ۱۹۵۰ میلادی، در آمریکای شمالی از لاتکس بهعنوان اصلاحکننده خصوصیات قیر استفاده شد. تضمین دوام و عمر روسازی توسط پیمانکاران اروپایی، موجب افزایش توجه به کاهش هزینههای دوره عمر راهها شد (Yetkin, 2007).
اولین استفاده از پلیمرهای طبیعی و مصنوعی برای اصلاح قیر مورد استفاده در روسازیها، به سال ۱۸۴۳ میلادی بازمیگردد. در دهه ۱۹۳۰ میلادی نیز تحقیقات فراوانی برای استفاده از پلیمرها در قیر در کشورهای اروپایی انجام شد (Yildrim, 2007).
در اواسط دهه ۱۹۸۰ میلادی پلیمرهای متنوعی تولید شد و تحقیقات گستردهای درباره استفاده از آنها در صنعت راهسازی صورت گرفت. یکی از پلیمرهایی که برای اصلاح ویژگیهای قیر مورد استفاده قرار گرفت، پلیاتیلن بود. پلیاتیلنها گروهی از پلیمرهای پلیالفینی هستند که بهعنوان اصلاحکننده قیر، کاربرد گستردهای در صنایع تولید عایقهای رطوبتی دارند (Bahia, 1994).
بهطور کلی، عایقهای رطوبتی اصلاحشده با پلیمر قیری (شکل ۱)، بهخوبی در بازار آمریکا مورد استقبال قرار گرفتند و انجمنهای پیمانکاری سقفزنی حدود ۱۴۰ نوع عایق رطوبتی اصلاحشده را در سال ۱۹۸۶ فهرست کردند.
نقش اصلاحکنندهها در بهبود خواص قیر
اصلاحکنندههای مختلف، بسته به نوع خود، آثار متفاوتی بر خواص فیزیکی و مکانیکی قیر میگذارند و میتوانند عملکردهای متفاوتی را در قیر ایجاد کنند. برای این منظور، معمولاً از دو دسته افزودنی استفاده میشود:
- Thermoplastic Crystalline Polymer
- Thermoplastic Rubbers
در دسته اول، پلیمرهایی مانند موارد زیر قرار میگیرند:
- PP
- PE
- EVA
- PS
در دسته دوم نیز پلیمرهای زیر بیشترین کاربرد را دارند:
- EPDM
- SBR
- SBS
- SEBS
بنابراین، با انتخاب اصلاحکننده مناسب میتوان موجب افزایش نقطه نرمی قیر و در عین حال افزایش انعطافپذیری در دماهای پایین شد. همچنین استفاده از پلیمر مناسب، مقاومت کششی مخلوط قیری مورد استفاده در عایقهای رطوبتی را افزایش میدهد.
برخی از اصلاحکنندهها نیز باعث افزایش الاستیسیته و بازگشتپذیری قیر شده و مقاومت آن را در برابر تغییر شکل پلاستیک بهبود میبخشند. در نتیجه، قیر اصلاحشده باید علاوه بر مقاومت مناسب در برابر ترکهای ناشی از خستگی و برودت، خصوصیات چسبندگی سطحی قیرهای اصلاحنشده را نیز حفظ کند (Brule, 1997).
الزامات استانداردهای بینالمللی
برای تأمین الزامات استانداردهای بینالمللی مانند BS EN 13707، صمغ قیری باید دارای مشخصات زیر باشد:
- نقطه نرمی (ASTM D36) در محدوده 100 تا 140 درجه سانتیگراد
- عدم ریزش لایه تولیدشده در دمای 80 تا 120 درجه سانتیگراد مطابق استاندارد BS EN 1110
- انعطافپذیری در سرما مطابق استاندارد BS EN 1109 تا دمای 5- درجه سانتیگراد برای کلاس پلاستومری
- دانسیته حدود 1.1 مطابق استاندارد BS EN 1849-1
استفاده از حدود 10 تا 12 درصد پلیپروپیلن (PP) یا پلیاتیلن (PE) بازیافتی، به همراه 15 تا 20 درصد پلیالفین و حدود 10 درصد فیلر معدنی تالک بهعنوان افزودنی در قیر نفوذی پالایشی با مشخصات 70/60 تا 200/150، امکان دستیابی به مشخصات مورد انتظار استانداردها را فراهم میکند.
انتخاب پلیمرهای مناسب
بررسیهای انجامشده نشان میدهد که از میان پلیمرهای مورد مطالعه، پلیپروپیلن گرید C300 و پلیاتیلن گرید 5218 بهترین عملکرد را داشتهاند. همچنین هر دو پلیمر قابلیت تزریق داخل قالب را دارا هستند و از این نظر برای فرآیند تولید مناسباند.
مطابق نتایج آزمونهای متعدد نویسندگان (جلالی و همکاران، 1398)، چنانچه پلیمرهای بازیافتی به همراه پلیاولفین کوپلیمر APP یا EVA و پودر معدنی تالک، مطابق درصدهای تعیینشده در فرمول اصلی، بهصورت سرد و دستی مخلوط شده و وارد دستگاه اصلاحشده شوند، محصول حاصل میتواند بهعنوان یک افزودنی تکجزئی در قیر نفوذی مورد استفاده قرار گیرد.
این فرآیند امکان تولید صمغ قیری مورد نیاز برای ساخت عایقهای رطوبتی استاندارد را فراهم میکند. قیر حاصل، نسبت به قیر خالص دارای نقطه نرمی بالاتر، حساسیت دمایی کمتر، گرانروی مناسب در دمای اجرا، مقاومت بیشتر در برابر تغییر شکل و عملکرد مطلوبتر خواهد بود.
پلیمرهای مورد استفاده در این پژوهش
در این پژوهش از پلیمرهای زیر استفاده شده است:
- پلیپروپیلن بازیافتی
- پلیاتیلن بازیافتی
- اتکتیک پلیپروپیلن (APP)
اتکتیک پلیپروپیلن، یک پلیمر ترموپلاستیک است.
شکل 2. پلیاتیلن و پلیپروپیلن بازیافتی
تعیین درصد بهینه پلیمرها
برای بهدست آوردن مقدار بهینه پلیمرها، درصدهای مختلفی از آنها تا 20 درصد با قیر 70/60 مخلوط شد.
در تمامی آزمایشها، مقدار تالک بهعنوان پرکننده و تنظیمکننده دانسیته و ویسکوزیته، ثابت و برابر 10 درصد در نظر گرفته شد.
تالک مصرفی، تالک با مش 325 تولید کارخانه پودرسازان دلیجان بود.
چالشهای بستهبندی سنتی قیر
از گذشته تاکنون، قیر توسط مهندسان و تولیدکنندگان، عمدتاً در بشکههای فلزی بستهبندی میشد. پس از آن، پلیبگ قیر (جامبو بگ) بهعنوان جایگزین وارد بازار شد. با این حال، بررسیها نشان میدهد که هر دو روش، بهویژه در صنعت بستهبندی قیر اصلاحشده پلیمری، دارای محدودیتها و مشکلات متعددی هستند (جلالی و همکاران، 1399).
مهمترین مشکلات روشهای متداول بستهبندی عبارتاند از:
- هزینه بالای مواد بستهبندی مانند ورق فلزی بشکه، کارتن، کاغذ، کیسههای پلیمری و گونی.
- تولید حجم زیادی از ضایعات بستهبندی شامل ضایعات فلزی، سلولزی و پلیمری.
- ایجاد تغییر در فرمولاسیون قیر؛ زیرا در بسیاری از موارد، بخشی از بستهبندیهای پلیمری همراه قیر وارد مخزن شده و مقدار آن قابل محاسبه نیست.
- هزینه بالای حملونقل؛ زیرا علاوه بر وزن قیر، وزن بشکه و سایر مواد بستهبندی نیز حمل میشود. همچنین در حمل فله، هزینه گرم کردن و گرم نگه داشتن قیر نیز به این هزینهها افزوده میشود.
- شرایط دشوار نگهداری؛ بشکهها و سایر بستهبندیهای رایج به فضای زیاد و شرایط نگهداری ویژه نیاز دارند و در روش حمل فله نیز استفاده از مخازن مجهز به سیستم گرمایشی و عایق ضروری است.
- سرعت پایین بستهبندی؛ به دلیل دمای بالای قیر در زمان بستهبندی، فرآیند سرد شدن زمانبر بوده و سرعت تولید را کاهش میدهد.
- شرایط سخت و خطرناک بستهبندی؛ با افزایش نقطه نرمی قیر، بستهبندی آن دشوارتر و خطرات ناشی از کار با قیر داغ بیشتر میشود.
- مصرف زیاد آب؛ در روشهای متداول، برای خنک کردن ظروف بستهبندی معمولاً از آب بهصورت استخر یا سیستم اسپری استفاده میشود.
روش تحقیق
در این تحقیق، با مخلوط کردن 8 تا 12 درصد پلیپروپیلن (PP) و پلیاتیلن (PE) به همراه 12 تا 20 درصد اتکتیک پلیپروپیلن (APP) در داخل دستگاه اکسترودر، یک کامپاند تولید شد. از این کامپاند هم بهعنوان ظرف بستهبندی قیر و هم بهعنوان اصلاحکننده قیر در تولید عایق رطوبتی استفاده شد.
هدف از این روش، فراهم کردن شرایطی بود که تولیدکنندگان بتوانند بدون ایجاد ضایعات و با کیفیتی یکنواخت و مطابق استاندارد، به تولید عایقهای رطوبتی بپردازند.
با توجه به ضرورت استفاده از ترموپلاستهای PP و PE در فرمولاسیون شیره (صمغ) آغشتهساز قیری، بهمنظور افزایش مقاومت در برابر اشعه UV و همگنسازی شیره عایق، از اتکتیک پلیپروپیلن (APP) نیز برای تکمیل فرمولاسیون استفاده شد.
استفاده همزمان از پلیپروپیلن و اتکتیک پلیپروپیلن باعث کاهش استحکام ظرف بستهبندی میشود. برای رفع این مشکل و جلوگیری از آسیبدیدگی ظروف در هنگام حملونقل، پودر تالک به فرمول اضافه شد. این ماده علاوه بر افزایش استحکام ظرف، موجب کاهش هزینه تولید، تنظیم دانسیته شیره و ایجاد خاصیت دیالکتریک نیز میشود.
سیستم پیشنهادی بستهبندی قیر
برای بستهبندی قیر در ظروف پیشنهادی، از یک مخزن قیر گرم استفاده میشود که قیرهای نفوذی با نقطه نرمی پایین، مانند 70/60 یا 100/85، را در دمای 80 تا 100 درجه سانتیگراد بهصورت روان نگهداری میکند.
در قسمت جلوی مخزن، خط بستهبندی قرار میگیرد که از دو بخش اصلی تشکیل شده است:
- سیستم پرکن
- سیستم انتقال
سیستم انتقال شامل یک زنجیر نقاله است که عرض آن نباید کمتر از 60 سانتیمتر باشد تا امکان قرارگیری دو ردیف ظرف روی آن فراهم شود. ظروف خالی و بدون درب روی نقاله قرار گرفته و پس از عبور از زیر قسمت پرکن، با قیر گرم پر میشوند.
سپس ظروف پرشده حدود 20 متر روی نقاله حرکت میکنند تا ضمن کاهش دما، امکان نصب درب فراهم شود. پس از نصب درب و محکم شدن آن با استفاده از چکش لاستیکی، ظروف روی پالت منتقل میشوند.
سیستم پرکن
سیستم پرکن میتواند به دو صورت اتوماتیک یا دستی طراحی شود.
در حالت اتوماتیک، قیر گرم توسط پمپ به داخل سیلندرهای فلزی منتقل میشود. پس از تشخیص حضور ظرف خالی توسط چشم الکترونیکی، شیر برقی فعال شده و پیستون مقدار مشخصی از قیر را داخل ظرف تزریق میکند.
در حالت دستی نیز باز و بسته شدن شیرهای قیر توسط اپراتور انجام شده و ظروف بهصورت دستی پر میشوند.
یافتههای پژوهش
نتایج تحقیق نشان داد که ظرف بستهبندی پیشنهادی از دو قطعه شامل بدنه و درب تشکیل شده است که هر دو قطعه قابلیت تولید توسط دستگاه تزریق پلاستیک سه کیلوگرمی را دارند.
برای تولید این ظروف کافی است مواد اولیه شامل پلیمرهای PP، PE، APP و فیلر مطابق فرمول تعیینشده بهصورت دستی مخلوط شوند. پس از آماده شدن مواد اولیه کامپاند، این مواد به قیف خوراک دستگاه تزریق منتقل شده و پس از نصب قالب و راهاندازی دستگاه، فرآیند تولید ظرف آغاز میشود.
شکل 3. نمای کلی ظرف پیشنهادی و درب آن
شکل 4. نمای برشخورده ظرف پیشنهادی
ویژگیهای ظرف پیشنهادی
بررسیهای انجامشده نشان میدهد که ظرف طراحیشده دارای ویژگیهای زیر است:
- قابلیت تولید با تجهیزات متداول تزریق پلاستیک
- امکان استفاده همزمان بهعنوان ظرف بستهبندی و اصلاحکننده قیر
- کاهش ضایعات بستهبندی
- حذف نیاز به بشکههای فلزی
- کاهش هزینه حملونقل
- سهولت تولید در مقیاس صنعتی
- امکان استفاده در خطوط بستهبندی مکانیزه
- یکنواختی بیشتر کیفیت محصول نهایی
بحث و نتیجهگیری
در این روش، به علت عدم استفاده از هیچگونه مواد جهت بستهبندی، طبیعتاً ضایعاتی نیز تولید نخواهد شد. همچنین، به دلیل عدم استفاده از مواد بستهبندی مانند بشکه، نیازی به حمل مواد مازاد بر قیر از جمله فلز بشکه وجود ندارد.
در رابطه با حمل فله نیز، با توجه به اینکه نیازی به استفاده از تانکر وجود ندارد و حمل به صورت تجاری انجام میشود، کرایه حمل تقریباً به نصف کاهش مییابد؛ زیرا دیگر نیازی به بازگشت تانکر حمل قیر خالی به مبدأ وجود نخواهد داشت. این موضوع، این روش را به روشی کاملاً دوستدار محیط زیست تبدیل میکند.
کل مواد استفادهشده در این ظروف بستهبندی، الزامات استاندارد عایق رطوبتی را تأمین میکنند و دیگر نیازی به افزودن مواد اصلاحی دیگر به قیر نیست. همچنین هزینه نگهداری و انبارش کاهش یافته و از لحاظ کیفی، عایق رطوبتی به صورت یکنواخت تولید خواهد شد.
از دیگر مزایای این روش بستهبندی، میتوان به دمای پایین قیر در زمان بستهبندی و مکانیزه بودن سیستم بستهبندی ظروف اشاره کرد. این ویژگیها موجب افزایش سرعت و ایمنی فرآیند خواهند شد.
با توجه به اینکه قیر بستهبندیشده از پایه قیرهای نفوذی با نقطه نرمی پایین است و دمای بستهبندی بین ۸۰ تا ۱۰۰ درجه سانتیگراد خواهد بود، همچنین ضخامت دیواره پلیمری ظرف پیشنهادی متناسب با وزن فرمولی طراحی شده و از ضخامت مناسبی برخوردار است؛ بنابراین این روش، برخلاف روشهای سنتی، نیازمند شرایط خاصی برای بستهبندی نیست.
در نهایت، دمای عملکرد کل فرآیند از ۱۰۰ درجه سانتیگراد بالاتر نبوده و نیازی به خنککاری با آب به صورت اسپری یا حوضچه وجود ندارد. همچنین، مراحل سرد شدن ظرف به علت طراحی خاص آن، با سرعت بیشتری انجام خواهد شد.
این روش بستهبندی، به طور ویژه برای قیرهای اصلاحشده طراحی شده است و پلیمرهای اصلاحکننده قیر، در اصل ظرف بستهبندی قیر را تشکیل میدهند. با توجه به گستره تولید و مصرف قیرهای اصلاحشده، ساخت ظرف با فرمولهای مختلف، حجم بالایی از مصارف قیرهای پلیمری را تأمین میکند.
از جمله کاربردهای این روش میتوان به موارد زیر اشاره کرد:
- راهسازی
- ترمیم آسفالت جادهها
- تولید عایق رطوبتی پیشساخته (جلالی و همکاران، ۱۳۹۸)
- اندودهای گرم اجرای عایق رطوبتی
- صنایع برق و الکترونیک
- صنایع خودروسازی
- کابلهای فشار قوی
- صنایع ساخت قطعات لاستیکی
- صنایع دستی
- دهها صنعت مرتبط با قیرهای اصلاحشده
همچنین، چنانچه نیاز به بستهبندی قیر بدون در نظر گرفتن بحث اصلاح آن باشد، میتوان انواع قیرها را در ظروف ساده و بدون فرمولاسیون از جنس PP یا PE تولید کرد. در این حالت نیز نیازی به وزن بالای ظرف وجود ندارد و تولید ظروف با وزن پایین نیز امکانپذیر است.
تنها لازم است پس از پر کردن ظرف، درب آن سریعاً بسته شده و با استفاده از اسپری آب خنک شود؛ زیرا وزن ظرف تنها زمانی که بحث اصلاح قیر مطرح باشد، به فرمول اصلی مربوط خواهد بود.
منابع
جلالی، مژگان سادات، کاظمینی، علیاکبر، اصغری، داود و اسکندریان، مهدیه، (۱۳۹۹). روش بستهبندی آسان و اقتصادی قیر پلیمری جهت نگهداری و حملونقل. دومین کنفرانس علمی پژوهشی شهرسازی، عمران، معماری و محیط زیست موناکو.
https://civilica.com/doc/1133255
جلالی، مژگان سادات، کاظمینی، علیاکبر و حسینی، محمدعلی، (۱۳۹۸). شناخت و آمادهسازی قیر الاستومری ویژه تولید ورقهای انعطافپذیر قیری. چهارمین کنفرانس بینالمللی نوآوری و تحقیق در علوم مهندسی (ICIRES 2019).
https://civilica.com/doc/964991
Yetkin, Y. (2007). Service Life of Crack Sealants. Texas Pavement Preservation Center, University of Texas at Austin, pp. 62–64.
Yildirim, Y. (2007). Polymer Modified Asphalt Binders. Construction and Building Materials, 21, 66–72.
Bahia, H. U., & Anderson, D. A. (1994). Binder Rheological Parameters: Background and Comparison with Conventional Properties. Strategic Highway Research Program, Washington DC, pp. 100–103.
Brule, B. (1997). Polymer Modified Asphalt Cement Used in the Road Construction Industry. Asphalt Paving Association, 2, 1–14.
