تاریخچه‌ی آب‌بندی لوله؛ از قیر بین‌النهرین تا نوار تفلون

آب‌بندی اتصال لوله دست‌کم چهار هزار سال سابقه دارد. در بین‌النهرین درز لوله و آبراهه را با قیر طبیعی می‌گرفتند، رومی‌ها درز لوله‌های سفالی را با آهک و روغن اندود می‌کردند و لوله‌کش‌های عصر صنعتی دور رزوه‌ی لوله‌ی آهنی الیاف کنف و خمیر می‌پیچیدند. در نیمه‌ی دوم قرن بیستم، نوار نازک PTFE جای همه‌ی این‌ها را گرفت؛ همان نواری که در ایران به اسم «نوار تفلون» می‌شناسیم.

مسئله در همه‌ی این دوره‌ها یکی بوده است. دو قطعه‌ی سخت هیچ‌وقت کامل روی هم نمی‌نشینند و آب راهش را از همان فاصله‌ی ریز پیدا می‌کند. هر تمدن این فاصله را با ماده‌ای پر کرد که دم دستش بود. این نوشته همان مسیر را دنبال می‌کند؛ از چشمه‌های قیر کنار فرات تا یک آزمایشگاه شیمی در آمریکا، و بعد بازار ایران.

قیر؛ اولین آب‌بند لوله در بین‌النهرین و ایلام

قدیمی‌ترین آب‌بندی که برای لوله و آبراهه می‌شناسیم قیر طبیعی است. بین‌النهرین چند منبع قیر داشت، از جمله اطراف شهر هیت در میانه‌ی فرات، و مردمش از آن برای آب‌بندی و درزگیری لوله‌ها، بام‌ها و قایق‌ها استفاده می‌کردند.

قیر خالص یک عیب بزرگ داشت؛ نقطه‌ی ذوبش پایین بود و به‌تنهایی سفت نمی‌شد. برای همین بنّاهای بین‌النهرین آن را با ماسه، گچ یا خاک معدنی خودش مخلوط می‌کردند تا هم در درز بماند و هم آب را پس بزند. این همان دوگانه‌ای است که تا امروز در هر آب‌بند خوبی می‌بینیم: ماده‌ای که آن‌قدر نرم باشد که فاصله را پر کند و آن‌قدر پایدار که از جایش بیرون نیاید.

چغازنبیل: آب‌بندی به سبک ایلامی

در ایران، روشن‌ترین نمونه چغازنبیل است؛ مجموعه‌ای که حدود ۱۲۵۰ سال پیش از میلاد در شهر دوراونتاش، در خوزستان امروز، ساخته شد. ایلامی‌ها در آبروهای زیگورات، سازه‌های آبی و آرامگاه‌های زیرزمینی همین مجموعه از قیر معدنی برای عایق رطوبت استفاده کرده‌اند. در آرامگاه‌ها، که خطر نفوذ آب بیشتر بود، بین آجرها دو لایه ملات گچ و یک لایه قیر کار گذاشته‌اند.

آزمایش نمونه‌ای از ملات قیری چغازنبیل ترکیبی حدود ۶۵ درصد آهک، ۲۰ درصد ماسه، ۱۱ درصد ماده‌ی نفتی و ۵ درصد کاه نشان داده است. یعنی معماران ایلامی سه هزار و دویست سال پیش همان کاری را می‌کردند که سازنده‌ی امروزی خمیر آب‌بندی می‌کند: یک جزء آب‌گریز را در بستری قرار می‌دادند که شکلش را نگه دارد.

سازه‌ی آبی معروف چغازنبیل هنوز محل بحث است. رومن گیرشمن، باستان‌شناس فرانسوی که حفاری اصلی را انجام داد، آن را تصفیه‌خانه‌ی آب برای ساکنان شهر می‌دانست. اما ارتفاع زیاد محوطه و نبودن نشانه‌ای از کانالی که آب کرخه را به آنجا برساند، این تفسیر را زیر سؤال برده است. یک مطالعه‌ی میدانی و مدل‌سازی هیدرولیکی در سال ۲۰۲۲ نتیجه گرفته که کارکرد زهکشی، فرضیه‌ی محتمل‌تری است.

از رم تا لوله‌ی آهنی؛ آهک و روغن، کنف و سرب

رومی‌ها درز لوله‌های سفالی را با آهک زنده‌ی مخلوط با روغن می‌گرفتند و لوله‌کش‌های قرن نوزدهم و اوایل قرن بیستم رزوه‌ی لوله‌ی آهنی را با بتونه‌ای از سرب سفید، سرب قرمز و روغن بزرک آب‌بند می‌کردند. ماده عوض شد، اما ایده همان ماند: خمیری که در درز فرو برود و آب را پس بزند.

ویترویوس و دستور آب‌بندی لوله‌ی سفالی

ویترویوس، معمار رومی قرن اول پیش از میلاد، در «ده کتاب معماری» سه راه برای انتقال آب نام می‌برد: آبراهه‌ی بنایی، لوله‌ی سربی و لوله‌ی سفالی. برای لوله‌ی سفالی دستور دقیقی می‌دهد. جداره دست‌کم دو انگشت ضخامت داشته باشد، یک سر هر لوله باریک‌تر ساخته شود تا در لوله‌ی بعدی بنشیند و محل اتصال با آهک زنده‌ی مخلوط با روغن اندود شود.

یک ترفند او هنوز هم هوشمندانه است. می‌گوید وقتی برای اولین بار آب را در خط باز می‌کنید، از قبل خاکستر داخل لوله بریزید تا اگر درزی خوب اندود نشده باشد، خاکستر خودش آن را بگیرد.

ویترویوس لوله‌ی سفالی را به لوله‌ی سربی ترجیح می‌داد. به نظر او آبی که از لوله‌ی سربی می‌گذرد سالم نیست، چون از سرب «سرب سفید» به دست می‌آید که برای بدن زیان دارد. برای اثبات حرفش هم به رنگ‌پریدگی کارگرانی اشاره می‌کند که با سرب کار می‌کردند. با این حال سرب آن‌قدر در آب‌رسانی رومی جا افتاد که واژه‌ی انگلیسی plumbing، یعنی لوله‌کشی، از plumbum، نام لاتین سرب، آمده است.

عصر لوله‌ی رزوه‌ای: کنف و بتونه‌ی سربی

با آمدن لوله‌ی آهنی و اتصال رزوه‌ای، مسئله شکل تازه‌ای پیدا کرد. حالا باید فاصله‌ی ریز بین دنده‌های نر و ماده پر می‌شد. راه‌حل رایج قرن نوزدهم و اوایل قرن بیستم بتونه‌ای بود از سرب قرمز، سرب سفید و روغن بزرک که برای درزگیری اتصال لوله به کار می‌رفت. الیاف کنف هم همراه این خمیرها دور رزوه پیچیده می‌شد.

طنز ماجرا این است که هشدار ویترویوس تا دو هزار سال بعد جدی گرفته نشد. یک آگهی قدیمی شرکت ملی سرب آمریکا، که امروز در مجموعه‌ی کتابخانه‌ی ملی پزشکی این کشور نگهداری می‌شود، با تیتر «سرب از سلامت شما محافظت می‌کند» توضیح می‌دهد که رزوه‌ی لوله را با سرب سفید یا سرب قرمز رنگ می‌کنند تا اتصال آب‌بند شود. حتی کتاب آموزشی لوله‌کشی نیروی دریایی آمریکا در سال ۱۹۵۳، مخلوط اکسید سرب و ورنی را برای رزوه‌ی لوله‌های آب آشامیدنی معرفی می‌کرد.

تفلون چطور به جعبه‌ابزار لوله‌کش رسید؟

ماده‌ی سازنده‌ی نوار تفلون، یعنی PTFE، روز ۶ آوریل ۱۹۳۸ به‌طور اتفاقی در آزمایشگاه شرکت دوپونت آمریکا پیدا شد. نام تجاری «تفلون» در ۱۹۴۵ ثبت شد، اولین محصولات از ۱۹۴۶ به بازار آمدند و نوار PTFE برای آب‌بندی رزوه دست‌کم از دهه‌ی ۱۹۶۰ استاندارد مشخصی داشت.

کپسولی که خالی نبود

روی پلانکت، شیمیدان جوان دوپونت، آن روزها روی گازهای مبرد برای یخچال کار می‌کرد. یکی از گازهایی که آزمایش می‌کرد تترافلوئورواتیلن بود. صبح ۶ آوریل شیر یکی از کپسول‌ها را باز کرد و چیزی بیرون نیامد. با سیم داخل شیر را وارسی کرد و نتیجه‌ای نگرفت. کپسول را وزن کرد و دید هنوز پر است. وقتی تکانش داد، چیزی داخلش صدا می‌داد.

آخر سر کپسول را با اره باز کردند. گاز داخلش خودبه‌خود به یک جامد سفید و مومی تبدیل شده بود؛ مولکول‌ها به هم پیوسته بودند و پلیمر ساخته بودند. پلانکت به‌جای دور ریختن این «خرابی»، خواصش را آزمایش کرد. ماده‌ی تازه تقریباً با هیچ ماده‌ی شیمیایی واکنش نمی‌داد و آن‌قدر لغزنده بود که امروز آن را از لغزنده‌ترین مواد شناخته‌شده می‌دانند.

اولین کار جدی تفلون هم آب‌بندی بود

پیش از آن‌که تفلون به ماهیتابه برسد، در پروژه‌ی منهتن به کار رفت. در آنجا از آن شیر و واشر ساختند، چون در برابر هگزافلوئورید اورانیوم، گاز بسیار خورنده‌ای که برای جداسازی ایزوتوپ‌های اورانیوم استفاده می‌شد، دوام می‌آورد. یعنی یکی از اولین مأموریت‌های جدی این ماده همان کاری بود که امروز روی رزوه‌ی لوله‌ی خانه‌ها انجام می‌دهد: بستن راه یک سیال.

نوار آب‌بندی رزوه از PTFE «پخته‌نشده» ساخته می‌شود؛ یعنی پودر PTFE را به شکل نوار نازک درمی‌آورند، بی‌آن‌که در دمای بالا سفتش کنند. همین نرمی باعث می‌شود نوار زیر فشار در شیار دنده‌ها شکل بگیرد، فاصله را پر کند و مثل روان‌کننده کمک کند اتصال عمیق‌تر بنشیند. یک استاندارد نظامی آمریکا با نسخه‌ای به تاریخ ۱۹۶۴ برای این نوار حداقل ضخامت ۳.۵ هزارم اینچ و خلوص ۹۹ درصد PTFE را تعیین کرده است.

در دهه‌ی ۱۹۷۰، بیل بنتلی از شرکت استرالیایی Unasco رنگ‌بندی نوار را باب کرد؛ نظامی که در آمریکا، کانادا، استرالیا و نیوزیلند نوار زرد را برای گاز طبیعی و سبز را برای اکسیژن در نظر می‌گیرد.

خط زمانی آب‌بندی لوله در یک نگاه

فصل ایرانی: از کنف و خمیر تا «نوار تفلون»

در ایران هم مثل بیشتر دنیا، رزوه‌ی لوله پیش از نوار PTFE با کنف و خمیر آب‌بندی می‌شد و این روش هنوز در بعضی کارها دیده می‌شود. اما امروز ابزار اصلی لوله‌کش ایرانی نواری است که بازار به آن «نوار تفلون» می‌گوید.

اسمی که از یک برند آمد

«تفلون» در اصل نام تجاری است، نه نام یک کالا. شرکت کمورز، مالک امروز این نام، صریحاً اعلام کرده به هیچ نوار لوله‌کشی اجازه نداده با نام «نوار تفلون» فروخته شود و خودش هم دیگر نوار آب‌بندی رزوه نمی‌سازد. با این حال این اسم در زبان لوله‌کش‌ها، در ایران و خیلی کشورهای دیگر، جا افتاده است. نام دقیق‌تر این کالا «نوار PTFE» یا «نوار آب‌بندی رزوه» است.

رنگ در ایران قاعده‌ی دیگری دارد

رنگ‌بندی دهه‌ی ۱۹۷۰، که در آمریکا و استرالیا نوار زرد را مخصوص گاز می‌داند، در بازار ایران قاعده‌ی یکسانی ندارد. اینجا رنگ را خود سازنده انتخاب می‌کند. نوار زرد چند برند ایرانی برای آب ساخته شده و نوار صورتی معمولاً همان نوع خمیری است؛ نوار نرم و چگالی که در شیار رزوه فرم می‌گیرد. کسی که قاعده‌ی رنگ خارجی را در ذهن دارد، اینجا راحت اشتباه می‌کند.

ترکیب هنوز حرف آخر را می‌زند

از ملات چغازنبیل تا بتونه‌ی سربی قرن نوزدهم، کیفیت آب‌بند همیشه به ترکیبش بستگی داشته است. در نوار PTFE این ترکیب در یک عدد خلاصه می‌شود: چند گرم PTFE در هر حلقه. طبق داده‌هایی که فروشگاه تخصصی آریاتیپ برای نوارهای برندهای ایرانی تهران، دنا، آسیا طلایی و آسیا کویر منتشر کرده، این وزن در مدل‌هایی که اعلام شده، در حلقه‌های هم‌اندازه‌ی ۱۰ متری از ۲.۵ تا ۵.۵ گرم فرق می‌کند. نوار چگال‌تر با دور کمتر شیار رزوه را پر می‌کند و برای گاز انتخاب مطمئن‌تری است.

چهار هزار سال بعد از قیرهای کنار فرات، مسئله هنوز همان فاصله‌ی ریز بین دو قطعه‌ی سخت است. فرقش این است که امروز می‌شود آب‌بند را با عدد انتخاب کرد. اگر قرار است نوار بخرید، به‌جای رنگ، کاربرد و وزن PTFE را ملاک بگذارید.