شیرالات از چه موادی ساخته می شوند؟

بیشتر تولید‌کنندگان عمده شیرآلات در جهان مانند کهلِر، موئن، پیفیستر و دلتا شیرآلاتی با قیمت متوسط ​​ تولید می‌کنند که محصولاتی مادام‌العمر یا “تقریبا” مادام‌العمر هستند. وقتی بیشتر از قیمت متوسط ​​(150 تا350 دلار) پرداخت می‌کنید، معمولاً در حال خرید محصولات تزئینی و گران‌قیمت (مانند کی.دبلیو.سی، گرف، توتو و هانسگرو) و یا سفارشی (مانند تی.اچ.جی، واتراستون و لفروی‌بروکس) هستید.

این‌ محصولات معمولاً شیرهایی عالی هستند، اما لزوماً بهتر از شیرهای آب با قیمت متوسط ​​نیستند. آن‌ها در تیراژهای کوچک‌تر تولید می‌شوند یا حتی گاها فقط در صورت وجود سفارش ساخته می‌شوند، بنابراین چندان در حین تولید صرفه‌جویی نمی‌کنند و قیمت بالاتری دارند اما برخی اوقات این‌ محصولات نیز اغلب با تخفیف‌های بالا فروخته می‌شوند.

شیر اب از چه چیزی ساخته شده است؟

از هر ماده‌ای که آب را در خود نگه دارد می‌توان برای ساخت یک شیر آب استفاده کرد.

شیرآلات از چوب، شیشه و سرامیک نیز ساخته می‌شدند، اگرچه امروزه این مواد دیگر مورد استفاده قرار نمی‌گیرند. به طور معمول، شیرآلات از فلزاتی مانند مفرغ، مس، برنز، برنج، فولاد ضد‌زنگ و آلیاژهای روی ساخته می‌شوند. مفرغ و برنز نادر هستند و فقط در شیرآلات سفارشی یافت می‌شوند. شیرآلات می‌توانند از پلاستیک نیز ساخته شوند.

برنج

برنج از جمله مواد قدیمی برای ساخت شیرآلات است.

ساخت شیرآلات از برنج مزیت‌هایی دارد:

• در برابر خوردگی مقاومت می‌کند و مانند آهن یا فولاد زنگ نمی‌زند.
• نقطه ذوب نسبتاً پایینی دارد و ریخته‌گری آن آسان است.
• به اندازه کافی نرم است که راحت ماشین‌کاری شود و در عین حال به اندازه کافی مقاوم است که بتواند به عنوان یک شیر آب به کار برود.
• روکش‌هایی مانند روکش کروم به خوبی روی آن قرار می‌گیرد و به راحتی بازیافت می‌شود.

حدود 80 درصد از برنجی که در ساخت شیرآلات جدید استفاده می‌شود قبلاً برای ساختن چیز دیگری استفاده شده است.

برنج زرد معمولی یا آلفا دارای حدود 60% مس و 30% روی است که 10% بقیه مقادیر کمی از فلزات دیگر هستند تا خواص خاصی به برنج بدهند.

ممکن است کمی عنصر آنتیموان یا قلع اضافه شود تا جلوی شکلی از خوردگی که با نام زینک‌زدایی شناخته می‌شود را بگیرد. این نوع خوردگی می‌تواند به مرور زمان برنج را از بین ببرد. افزودن مقدار کمی آهن یا منگنز، آلیاژ برنج را سخت‌تر کرده و افزودن نیکل ساختار دانه را اصلاح می‌کند و استحکام آن را بهبود می‌بخشد.

ممکن است آلومینیوم نیز اضافه شود تا برنج در برابر خوردگی مقاوم‌تر شود. آلیاژهای برنجی که در محیط‌های دریاییِ غنی از نمک استفاده می‌شوند معمولا دارای مقدار نسبتاً بالایی از آلومینیوم هستند.

مس موجود در برنج خاصیت ضد‌میکروبی دارد و قادر است میکروب‌ها را از بین ببرد، واقعیتی که از زمان ظهور فرعون‌ها شناخته شده بود اما مکانیزم آن اخیراً کشف شده است. بسیاری از قارچ‌ها (کپک‌ها) و اکثر باکتری‌ها نمی‌توانند در حضور مس زنده بمانند. در آزمایش‌هایی که بر روی کلنی‌ باکتری‌های ایکولی توسط آژانس حفاظت از محیط‌زیست انجام گرفت، مشخص شد که 9/99 درصد از کلنی پس از دو ساعت قرار گرفتن در معرض برنج کشته شدند.

همچنین فلز سرب اضافه می‌شود تا برنج چکش‌خوارتر شده و راحت تر شکل بگیرد. اما در برنج به کار رفته در ساخت شیر آب وجود سرب برای سلامتی انسان و به ویژه برای کودکان خطرناک است زیرا می‌تواند به آب آشامیدنی که از شیر آب می‌گذرد نفوذ کند و آن را آلوده سازد.

به گفته آژانس حفاظت از محیط‌زیست سرب موجود در آب می‌تواند باعث کندی رشد، مشکلات یادگیری، کاهش شنوایی، کم‌خونی، بیش‌فعالی و مشکلات رفتاری در انسان شود.

قبل از سال 2014، یک شیر آب می‌توانست حاوی 8 درصد سرب باشد و همچنان بدون سرب محسوب می‌شد. ولی در حال حاضر حداکثر مقدار مجاز سرب در شیرآلات آب 25/0% است، که اساسا مقدار بسیار کمی است.

برای اطمینان از عدم وجود سرب در شیر که در تماس با آب عبوری است، شیر آب باید در آزمایشگاه آزمایش شود و گواهینامه عدم وجود سرب داشته باشد. در صورت عدم تایید آزمایشگاه، قانونا نمی‌توان آن را در سامانه آب آشامیدنی نصب کرد.

برای انطباق با محدودیت‌های جدید در مورد سرب، شیرهای برنجی امروزی از مواد افزودنی دیگری برای ایجاد خاصیت چکش‌خواری استفاده می‌کنند. رایج‌ترین مواد جایگزین سرب، بیسموت و سیلیکون هستند.

بیسموت مشابه سرب است، در جدول تناوبی عناصر درست در کنار سرب قرار دارد. اما برای انسان مضر نیست ولی گران است چرا که تقریبا 300 برابر کمیاب‌تر از سرب و حتی از نقره نیز کمیاب‌تر است. به همین دلیل آلیاژهای بیسموت و برنج به طور قابل‌توجهی گران‌تر از آلیاژ برنج و سرب هستند.

بیسموت مشکل دیگری نیز دارد. برخلاف سرب، فلزی شکننده است و برای حفظ شکل‌پذیری برنج به فرآیند ریخته‌گری بسیار دقیقی نیاز دارد. فراخوان سال 2012 که توسط کمیسیون ایمنی محصولات مصرفی تشکیل شد، نشان داد که تعداد 63000 شیر توپی برنجی آزیموت که طی یک ریخته‌گری نامناسب در چین برای استفاده در لوله‌های گاز طبیعی، ساخته شده بودند بسیار شکننده بودند و منجر به ترک و خرابی دریچه می‌شدند و این موضوع بسیار خطرآفرین بود.

بیسموت نیز یک مسئله زیست‌محیطی دارد. برنج آلیاژ شده با بیسموت را نمی‌توان به راحتی با برنج فاقد بیسموت بازیافت کرد و باید جدا نگهداری شود تا از آلودگی مواد جلوگیری شود.

سیلیکون تا حدودی مشکلات بازیافت مشابهی )اما نه به این شدت( دارد. برخی از آلیاژهای برنجی حاوی سیلیکون را می‌توان با برنج معمولی بازیافت کرد. مزیت اصلی سیلیکون این است که فراوان است اما با این حال ارزان‌تر نیست.

آلیاژ برنج و سیلیکون استحکام بالایی دارد و همچنین سیلیکون موجود مقاومت این آلیاژ را در برابر سایش و خوردگی افزایش می‌دهد. معایب آن این است که به دمای ریخته‌گری بالاتری نسبت به برنج معمولی نیاز دارد و سختی بالای آن ماشین‌کاری را بسیار دشوار می‌کند.

اما این موضوع برای لوله‌کش‌ها مشکلی ایجاد نمی‌کند زیرا برای لحیم‌کاری به مشعل داغ‌تر و تکنیک‌های خاصی نیاز دارند که بدون آن اتصالات لحیم سرد ممکن است موجب نشتی شود. با این وجود این آلیاژ محبوبیت فزاینده‌ای در بین تولید‌کنندگان شیر آب دارد. یک آلیاژ به نام اِکوبرَس به طور ویژه برای تولید شیرآلات و لوله‌ها  فرموله و تولید شده است.

گاهی آب عبوری از شیر، روی موجود در آلیاژ برنج را در خود حل می‌کند و در نتیجه برنج متخلخل و شکننده می‌شود. برای حل این مشکل قلع یا آنتیموان به آلیاژهای برنج اضافه می‌شود تا فرآیند زینک‌زدایی را به تاخیر بیاندازد در این صورت برنج بهتری برای ساخت شیرآلات در اختیار است که در برابر فرآیند زینک‌زدایی مقاوم است. برنجی که در برابر زینک‌زدایی مقاوم است DZR brass نامیده می‌شود و  قبل از این که برچسب DZR بر روی آن قرار بگیرد باید آزمایش و تایید شود. همه شیرهای برنجی از برنج DZR ساخته نمی‌شوند، اما آن‌هایی که از این نوع هستند معمولاً روی جعبه آن‌ها DZR حک می‌شود.

فولاد ضدزنگ

ماده دیگری که برای ساخت شیرآلات استفاده می‌شود، فولاد ضدزنگ است.

فولاد سخت‌تر از برنج است و نقطه ذوب بالاتری دارد که ریخته‌گری و ماشین‌کاری آن را دشوارتر از برنج می‌کند. اما فاقد سرب است، که در محیط تحت نظارت امروزی یک مزیت بزرگ محسوب می‌شود و به دلیل استحکام بالاتر ریخته‌گران می‌توانند آن‌ها را نازک‌تر تولید کرده و در مصرف مواد صرفه‌جویی کنند.

مواد مورد استفاده در ساخت شیرآلات از نوع 304 یا 316 ضدزنگ است که حاوی 18 درصد کروم و 8 تا 10 درصد نیکل است. نیکل ساختار کریستالی خاصی به فولاد می‌دهد که استحکام و چکش‌خواری آن را افزایش می‌دهد. کروم باعث می‌شود فولاد در برابر خوردگی مقاوم شود. مقدار کمی مولیبدن در حدود 2 تا 3% به فولاد 316 اضافه می‌شود تا در برابر اسیدها مقاومت بهتری داشته باشد. هر دو نوع آلیاژ یاد شده از نوع آستنیتی هستند که به معنی آن است که خاصیت غیر‌مغناطیسی دارند.

فولاد ضدزنگ 304 که مخصوص صنایع غذایی است، تقریبا رایج‌ترین آلیاژ مورد استفاده برای ساخت شیرآلات است. با این حال، فولاد ضدزنگ 316، که به عنوان ضدزنگ مخصوص صنایع دریایی شناخته می‌شود، مقاومت بالایی در برابر سوراخ شدن، خوردگی و لکه‌دار شدن به ویژه در محیط‌های اسیدی یا نمکی دارد. این آلیاژ برای شیرهای آشپزخانه، ماده بهتری است اما گران‌تر نیز هست. فقط تعداد کمی از تولیدکنندگان از آن در شیرآلات خود استفاده می‌کنند که از جمله می‌توان به شرکت واتراستون که در سال 2019 مواد اولیه خود را از فولاد ضدزنگ 304 به فولاد ضدزنگ 316 تغییر داد و همچنین شرکت کانسینیتی که شیرهای آشپزخانه ساخت شرکت ایتالیاییِ سوپراینوکس را می‌فروشد، اشاره کرد.

برای این‌که همه چیز کمی گیج‌کننده‌تر شود کافی است که بدانیم در واقع دو درجه معمولی از ضد زنگ 304 وجود دارد، که نوع پرکاربرد آن همان 8/18 است که نشان‌دهنده نسبت کروم و نیکل در آلیاژ است به این معنی که این آلیاژ حاوی 18٪ کروم و 8٪ نیکل است. شیرآلات ساخته شده از فولاد ضدزنگ معمولاً از نوع 8/18 هستند.

اما برخی اوقات شیرها از فولاد ضدزنگ 10/18 ساخته می‌شوند، این آلیاژ با اختلاف اندکی بهتر از نوع 8/18 بوده که حاوی 10 درصد نیکل است و برای ساخت چاقو، ظروف پخت و پز، ظروف تخت و سینک‌های با کیفیت رستوران استفاده می‌شود. نیکل افزوده شده آلیاژ را کمی مستحکم‌تر می‌کند، می‌تواند جلای بیشتری داشته باشد و برای چاقوها لبه تیزتری فراهم می‌آورد.

برخی از شیرآلات ارزان‌تر، که عمدتاً در آسیا ساخته می‌شوند، از فولاد ضدزنگی با کیفیت پایین‌تر ساخته شده‌اند. به عنوان یک خریدار، همیشه باید به دنبال گواهینامه‌ای باشید که نشان دهد فولاد استفاده شده در شیر آب از نوع 304 (8/18 یا 10/18) و یا فولاد 316 است. فقط وجود کلمه “ضد زنگ” به هیچ عنوان کافی نیست.

 روی و آلیاژهای روی

شیرآلات ارزان‌تر گاهی اوقات از آلیاژ روی ساخته می‌شوند. معروف‌ترین آلیاژ روی با نام زاماک شناخته می‌شود که این نام به دلیل فلزات به کار رفته در آن (شامل روی، آلومینیوم، منیزیم و مس) به آن اطلاق می‌شود. این آلیاژ توسط شرکت روی نیوجرسی در سال 1929 ساخته شد. استفاده اولیه از این آلیاژ درساخت قابلمه بود که به عنوان جایگزین آلیاژهای برنجی گران‌قیمت‌تر به کار می‌رفت که در آن‌ها به دوام آلیاژ نیازی نبود اما به خاصیت مقاومت در برابر خوردگی آن نیاز بود.

این آلیاژ معمولاً در ساخت اشیایی مانند اسباب‌بازی‌های کودکان، قطارهای کوچک، قفل‌ها، کابینت‌ها و دستگیره‌ها، زیپ‌ها و وسایل لوله‌کشی از جمله شیرآلات استفاده می‌شود که نوعی آلیاژ متمایز، کدر و خاکستری است، اما می‌توان آن را با کروم یا فلز دیگر پوشش داد تا از شیر آب برنجی قابل تشخیص نباشد.

گاهی اوقات روی جعبه اکثر شیرآلاتی که از روی ساخته شده‌اند چنین نوشته می‌شود: “تماما فلز” این عبارت به شما می‌گوید که قسمت‌هایی از شیر آب حداقل حاوی مقداری روی است. اگر تمام آن برنجی باشد، روی جعبه عبارت “تماما برنج” نوشته می‌شود. با‌ این‌حال، برخی از شرکت‌ها کمی فریب‌کارانه رفتار می‌کنند مثلا روی جعبه جملاتی مانند “بدنه و دهانه تمام‌برنجی” می‌نویسند به این معنی که دستگیره‌ها احتمالا از جنس روی هستند و یا عباراتی مانند “ساخت و ساز برنجی” که تقریباً همیشه به این معنی است که برخی از قطعات روی هستند. گاهی اوقات جملاتی مانند “ساختار تمام‌برنجی” و  “شیر آب تمام‌برنجی” که یکی دیگر از عبارت‌های نامفهوم است که گاهی اوقات به این معنی است که شیر آب تماما برنجی است اما ممکن است به این معنی باشد که برخی از قسمت‌های شیر برنجی هستند اما برخی از قطعات اینگونه نیستند که به هر حال گمراه‌کننده است.

یک نشانه دیگر وزن شیر است. شیرهای حاوی روی به طور قابل‌توجهی سبک‌تر از همه شیرهای برنجی یا ضد زنگ هستند.

با این حال، ما دریافته‌ایم که بهترین راه برای بررسی وجود روی در شیر نگاه کردن به داخل آن است. برای این کار احتمالا نیاز باشد یک نفر با یک پیچ‌گوشتی شیر را باز کرده و شخص دیگری حواس فروشنده را پرت کند!

بررسی دسته برای انداختن نگاهی سریع به داخل شیر و بررسی آن اغلب مشکل را حل می‌کند. اگر داخل آن خاکستری است، شیر با روش ریخته‌گری روی ساخته شده است و اگر رنگش مسی باشد، جنس شیر برنج است. بررسی دهانه شیر نیز ممکن است به آشکار شدن جنس شیر کمک کند و نیازی به جداسازی نباشد. یک خودکار چراغ‌دار در اینجا به درد می‌خورد. اگر رنگی که می‌بینید خاکستری باشد جنسش از روی است و اگر قهوه‌ای، سبز و یا برنجی باشد، پس جنس شیر برنجی است.

اما روی و آلیاژهای آن همیشه بد نیستند. قطعات جانبی مانند دستگیره‌ها و صفحات پایه را می‌توان از آلیاژ روی ساخت بدون اینکه کیفیت شیر ​​آب تغییر کند. نیازی نیست این قطعات استحکام برنج را داشته باشند و می‌توان از روی به جای برنج برای صرفه‌جویی در هزینه‌ها استفاده کرد.

اما به کار بردن روی و آلیاژهای روی در بدنه یک شیر آب یا دهانه آن و یا هر قسمتی که در طول سال تحت فشار آب باشد، می‌تواند مشکل‌آفرین باشد.

پلاستیک

با این حال روی و آلیاژهای آن به اندازه پلاستیک بحث‌برانگیز نیستند!

شیرهای پلاستیکی کاربردهای تخصصی دارند مثلا در آزمایشگاه‌ها و محیط‌های ساحلی که مواد شیمیایی خورنده یا هوای مملو از نمک ممکن است به یک شیرهای فلزی آسیب بزند، به کار می‌روند. استفاده از آن‌ها همچنین در اتومبیل‌های کاروان رایج است چرا که شیرهای پلاستیکی در اتومبیل‌های کاروان فقط چند هفته یا چند ماه در سال استفاده می‌شوند و در نتیجه می‌توانند مدت زیادی دوام بیاورند. اما استفاده از شیر آب پلاستیکی در واحدهای مسکونی مثلا در حمام یا آشپزخانه، اصلا انتخاب خوبی نیست.

با این حال، به غیر از قسمت‌هایی از شیر که تحت فشار است، کاربرد پلاستیک می‌تواند مناسب باشد (اگرچه شیرهای ساخته شده از آلیاژهای روی انتخاب بهتری هستند). همچنین پلاستیک می‌تواند در صفحات پایه، دستگیره‌ها و سایر اجزای بدون فشار جایگزین برنج که گران‌قیمت است، شود، اما برای اجزای تحت فشار شیر به ویژه بدنه و دهانه شیر ماده مناسبی نیست.

همان‌طورکه بسیاری از محصولات در خانه‌های ما پلاستیکی هستند پلاستیک در تولید شیرآلات نیز به کار رفته است. برای مثال کاربرد پلاستیک برای محفظه روی کارتریج‌های سرامیکی تقریباً جهانی شده است درست همان‌طور که سری‌های اسپری پلاستیکی هستند(که در صنعت به آن‌ها نیز “دسته” می‌گویند). هیچ اطلاعاتی در مورد تعداد خرابی محفظه‌های کارتریج پلاستیکی وجود ندارد، اما به طور کلی، وقتی یک خرابی‌ اتفاق می‌افتد، یک اتفاق معمولی نیست.

اما دسته پلاستیکی داستان دیگری است. سازندگان چند سال پیش به سه دلیل دسته‌های فلزی را به دسته‌های پلاستیکی تغییر دادند:

• پلاستیک در هنگام استفاده مانند دسته‌های فلزی داغ نمی‌شود.
• پلاستیک مانند فلز سنگین نیست و در دست گرفتن آن برای مدت طولانی راحت‌تر است.
• پلاستیک بسیار ارزان‌تر از فلز است.

متأسفانه، پلاستیک بیشتر از میله‌های فلزی تخریب می‌شود. اما اکنون استفاده از پلاستیک تقریباً اجتناب‌ناپذیر شده است. حتی شرکت‌های تولید شیرآلات لوکس مانند بریزو، الکِی و فرنکه نیز از قطعات پلاستیکی استفاده کرده‌اند. در حالی که این دسته‌ها به نظر بهتر شده‌اند اما هنوز طول عمر نوع فلزی را ندارند.

اگر انتخابی دارید که البته اغلب انتخابی نخواهید داشت، اگر می‌خواهید نگاهی به ظاهر، ویژگی‌ها و قیمت بکنید، یک دسته‌ فلزی را انتخاب کنید. (به هر حال برای نگه داشتن دسته‌‌ای فلزی که خیلی داغ است باید دمای آب را پایین بیاورید چرا که در واقع چیزی در آشپزخانه وجود ندارد که نیاز به آبکشی با آب داغ داشته باشد.)[منظور این است که صرفا برای جلوگیری از داغ شدن دسته، دسته پلاستیکی نخرید]

پلی‌اتیلن (PEX)

یک نوع از پلاستیک وجود دارد که در شیرآلات به کار می‌رود و به خوبی کار می‌کند. این پلاستیک نوعی پلی اتیلن است که معمولاً به عنوان PEX شناخته می‌شود. PEX بیش از 20 سال است که به عنوان جایگزینی مناسب برای لوله‌های آب مسی استفاده می‌شود. توسط کلیه استانداردهای ملی لوله‌کشی به عنوان یک ماده مناسب برای کانال‌های آب شناخته شده است. از بسیاری جهات بهتر از مس است زیرا قیمت آن بسیار کمتر، نصب آن آسان‌تر و احتمال ترکیدن آن در اثر یخ‌زدگی بسیار کمتر است.

به تازگی استفاده از آن در شیرآلات، به دلیل اجرای قانونی در ژانویه 2014 مبنی بر کاهش مقدار سرب موجود در آب آشامیدنی، آغاز شده است. از آن‌جایی که برنج حاوی مقداری سرب است، یکی از روش‌های کاهش سرب در آب آشامیدنی استفاده از این نوع پلاستیک است. برای تعویض قطعات برنجی شیر آب که در تماس با آب هستند، مس و فولاد ضد زنگ بهترین گزینه‌ها هستند، اما شرکت‌های تولید شیرآلات به طور فزاینده‌ای از PEX برای کانال‌های آب استفاده می‌کنند و کانال‌های برنجی قدیمی را حذف می‌کنند.

شیرهای آب با فناوری پیشرفته مانند بسیاری از شیرهای تولید شده توسط دلتا و بریزو، تمام آبراهه‌های داخلی را با PEX جایگزین کرده‌اند. لوله‌های PEX دریچه‌های زیر سینک را مستقیماً به شیر و شیر را به نقطه خروج آب در دهانه آب وصل می‌کند. بدنه و دهانه شیر آب هیچ تماسی با جریان آب ندارند، آن‌ها فقط پوسته‌های تزئینی هستند که لوله PEX و دریچه کارتریج را داخل خود پنهان می‌کنند. هیچ آبی هرگز فلز را لمس نمی‌کند، بنابراین هیچ سربی نمی‌تواند وارد آب آشامیدنی شود.

در نتیجه می‌توان از برنج سرب‌دار به عنوان ماده اولیه برای شیر آب به جای برنج بدون سرب که گران‌تر است، استفاده کرد و به دلیل این‌که تحت فشار نیستند، لازم نیست اجزای آن به اندازه دیواره ضخیم باشند. همه این‌ها منجر به صرفه‌جویی قابل‌توجهی در هزینه‌های شرکت برای تامین مواد و کاهش قیمت برای شما که خریدار نهایی شیر آب هستید، می‌شود.